Hastelloy sakausējumi atkritumu sadedzināšanā: izturība pret koroziju pret skābo dūmgāzu kondensātu

Dedzinot cietos sadzīves atkritumus, rodas vairāk nekā tikai siltums un pelni - tas rada dūmgāzes, kas savienotas ar sālsskābi, sēra oksīdiem un citiem skābes-veidojošiem savienojumiem, kas pēc kondensācijas rada vienu no kodīgākajām šķidrajām vidēm, ar kādu parasti saskaras jebkura rūpnieciskā iekārta. Standarta nerūsējošais tērauds un daudzos gadījumos pat 6% molibdēna super-austenīta klases nav droši piemēroti šai specifiskajai kondensāta ķīmijai, tāpēcHastelloy C276, C-22 un C-2000 ir kļuvuši par standarta materiāliem atkritumu pārstrādes iekārtu skruberu un dzesēšanas sistēmās. Šajā rokasgrāmatā ir izskaidrots, kāpēc dūmgāzu kondensāts ir tik agresīvs, kur sadedzināšanas iekārtā tas veidojas un kā Hastelloy sakausējumu saime ir noteikta, lai to izdzīvotu.

Kāpēc atkritumu sadedzināšanas dūmgāzes rada tik agresīvu korozijas vidi?

Atkritumu sadedzināšanas dūmgāzes ir agresīvas, jo, sadedzinot jauktos cietos sadzīves atkritumus -, kas parasti satur PVC plastmasu, pārtikas atkritumus un citus hloru- un sēru{2}}saturošus materiālus -, izdalās sālsskābe, sēra oksīdi un citas skābes,{4}}veidojot gāzes, kas kļūst ļoti kodīgas un kļūst ļoti kodīgas. šķidrums ar augstu-hlorīda saturu.

Cietie sadzīves atkritumi ir ļoti mainīgs kurināmais, un tieši šī mainība padara to dūmgāzu ķīmiju tik prasīgu: PVC un citas hlorētas plastmasas degšanas laikā izdala hlorūdeņraža (HCl) gāzi, sēru -saturoši materiāli atbrīvo sēra oksīdus, kas kondensācijas laikā var veidot sērskābi un sērskābi, kā arī pievienot smagajām gāzēm vēl vairāk sarežģītu metālu. iespējamā kondensāta ķīmija.

Atšķirībā no labi -kontrolēta ķīmiskā procesa ar zināmu, konsekventu izejvielu, sadedzināšanas iekārtas dūmgāzu sastāvs mainās atkarībā no konkrētajā dienā sadedzināmo atkritumu sastāva, kas nozīmē, ka pretkorozijas aizsardzības sistēma ir jāveido reālistiski smagai apstākļu kombinācijai, nevis vienai, precīzi raksturotai ķīmijai. vieni.

Kas ir skābes rasas punkta korozija un kur tā notiek sadedzināšanas sistēmā?

Skābes rasas punkta korozija rodas, kad dūmgāzes atdziest līdz noteiktai temperatūrai, kurā tās skābi{0}}veidojošie tvaiki kondensējas šķidruma pilienos tieši uz iekārtu virsmām, un tā ir visnopietnākā uz aukstajām siltuma pārneses virsmām, dzesēšanas kamerām un slapjā skrubera sistēmām, kur šī kondensācija ir neizbēgama vai apzināti kontrolēta piesārņojuma procesā.

Dūmgāzēs augstā temperatūrā tiek pārnesti skābi{0}}veidojoši savienojumi tvaiku veidā, un, gāzei atdziestot - vai nu ar siltuma atgūšanas iekārtu, vai apzinātu dzesēšanas un tīrīšanas procesu -, šie savienojumi sasniedz temperatūru, kurā tie kondensējas kā koncentrēts skābs šķidrums tieši uz tuvākās vēsās virsmas. Šis skābes rasas punkts nav viena fiksēta temperatūra; tas ir atkarīgs no konkrētā skābo gāzu maisījuma un esošā mitruma satura, taču pamatā esošais mehānisms ir konsekvents: jebkura metāla virsma, kas nokrīt zem šī sliekšņa, kļūst par kondensācijas vietu, kas var būt ārkārtīgi zems -pH, augsts-hlorīds un bieži vien lokāli koncentrēts kodīgs šķidrums.

Tieši tāpēc aukstā -gala ekonomaizera un gaisa priekšsildītāja virsmas, dzesēšanas kameras un slapjā skrubera tvertnes -, kas ir īpaši paredzētas dūmgāzu atdzesēšanai un skruberu tīšai saskarei ar šķidrumu skābās gāzes noņemšanai - ir tās zonas, kurās šis korozijas mehānisms ir visnopietnākais un vislielākās sekas materiāla izvēlei.

Kurus Hastelloy sakausējumus parasti izmanto atkritumu sadedzināšanas dienestā, un kā tie atšķiras?

Hastelloy C-276, C-22 un C-2000 ir niķeļa-hroma-molibdēna sakausējumi, kas visbiežāk paredzēti skābo dūmgāzu kondensāta apkalpošanai, un katrs no tiem piedāvā saistītu, bet atšķirīgu korozijas izturības profilu, ko veido atšķirības molibdēna, volframa un vara saturā.

Trīs šim pakalpojumam visbiežāk norādīto Hastelloy kategoriju salīdzinājums:

1. tabula. Atkritumu sadedzināšanas dūmgāzu kondensāta apkalpošanai noteikto parasto Hastelloy marku salīdzinājums. Klases izvēle vienmēr ir jāapstiprina, ņemot vērā konkrēto kondensāta ķīmisko sastāvu, kas sagaidāms konkrētajā rūpnīcas vietā, ideālā gadījumā izmantojot korozijas testus vai dokumentētu pieredzi līdzīgā darbā, nevis tikai vispārīgus atsauces norādījumus.

Visiem trim sakausējumiem ir viens un tas pats pamata niķeļa -hroma-molibdēna pamats, kas ir atbildīgs par pretestību gan vispārējai skābes iedarbībai, gan hlorīda-izraisītai lokalizētai korozijai, taču katrs tika izstrādāts, lai palielinātu vai līdzsvarotu šo pretestību noteiktā virzienā. - C-22 uzlabotā oksidēšanās un C{08{0}2. vara vadītā sērskābes izturība abas ir mērķtiecīgas metalurģijas atbildes reakcijas uz specifiskām nepilnībām, kas konstatētas lauka pieredzē ar iepriekšējās paaudzes sakausējumiem, piemēram, C-276, un tas atbalso tāda paša veida kompozīcijas pilnveidošanu, kas apspriesta citās tehniskajās rokasgrāmatās par nerūsējošā tērauda kvalitātes attīstību.

Kāpēc standarta nerūsējošais tērauds parasti nav piemērots skābo dūmgāzu kondensātam?

Standarta austenīta nerūsējošais tērauds un bieži vien pat 6% molibdēna super-austenīta kategorijas parasti nav piemēroti vissmagākajām skābo dūmgāzu kondensāta zonām, jo ļoti zema pH, augstas hlorīda koncentrācijas un oksidējošu vielu kombinācija šajā konkrētajā kondensātā pārsniedz praktisko izturību pret koroziju, jo īpaši attiecībā uz hloru, ko piedāvā korozija. korozijas plaisāšana.

Dūmgāzu kondensāts savā vissmagākajā gadījumā apvieno vairākus koroziju{0}}paātrinošus faktorus vienlaikus: hlorīda koncentrācija, kas var ievērojami paaugstināties virs tipiskā procesa ūdens līmeņa, jo iztvaikošana koncentrē kondensātu, pH ir pietiekami zems, lai parādītu īstu skābes iedarbību, nevis vienkāršu hlorīda iedarbību, un oksidējošā sadegšana, ko veic -produkti, kas ir izturīgi pret hlorīdu, kas var sasniegt pat to ierobežojumus. Šī kombinācija ir daudz nopietnāka nekā vispārīgie hlorīda punktveida korozijas un plaisu korozijas scenāriji, kas apspriesti citās tehniskajās rokasgrāmatās par PREN un nerūsējošā tērauda hlorīda ierobežojumiem, tāpēc atkritumu{4}}to{5}}enerģijas ražotnes īpaši sasniedz Hastelloy sakausējumus, kuru pamatā ir niķelis-, vissmagākajās zonās, nevis paļaujas uz augstāko REN tēraudu{{7}. skābā, mazāk oksidējošā hlorīdu vidē, piemēram, jūras ūdenī.

Kā C-22 uzlabojas salīdzinājumā ar C-276 oksidējošā skābes hlorīda apstākļos?

Hastelloy C-22 uzlabo C-276 veiktspēju, īpaši oksidējot skābā hlorīda apstākļos, izmantojot līdzsvarotu hroma, molibdēna un volframa sastāvu, nodrošinot labāku izturību pret lokalizētu koroziju un vispārēju iedarbību oksidējošu vielu klātbūtnē, nekā piedāvā C-276, tāpēc C-22 ir kļuvusi arvien vairāk priekšroka daudzos modernos projektos.

C-276 joprojām ir lielisks sakausējums ar plašu spēju, taču ķīmiskās apstrādes un dūmgāzu tīrīšanas lietojumos gūtā lauka pieredze atklāja, ka tā veiktspēja var kļūt nenozīmīgāka, jo īpaši tad, ja skābā hlorīda apstākļi arī spēcīgi oksidēja - kombinācija, kas patiešām ir iespējama sadedzinot dūmgāzu kondensātu, ņemot vērā oksidējošās gāzes sadegšanu,-produktu. C-22 izstrāde bija īpaši vērsta uz šo plaisu, līdzsvarojot sakausējuma hroma un molibdēna-volframa attiecību, lai uzticamu veiktspēju vēl vairāk palielinātu oksidēšanas apstākļos, nezaudējot reducējošās skābes izturību, kas vispirms padarīja C-276 vērtīgu.

Šis mērķtiecīgais uzlabojums ir iemesls, kāpēc daudzi mūsdienu mitrā skrubera sistēmu modeļi ir norādītiC22kā vismaz vienāds ar un oksidētiem{0}}condition-nodrošinātajiem lietojumiem dažkārt priekšroka tiek dota, nevis C-276, lai gan abas paliek derīgas, aktīvi norādītas izvēles atkarībā no konkrētās kondensāta ķīmiskās sastāva, ko sagaida konkrēta iekārta.

Kādu lomu C-2000 vara pievienošana spēlē dūmgāzu kondensāta pretestībā?

C-2000 vara pievienošana īpaši uzlabo izturību pret sērskābi un noteiktiem jauktas skābes apstākļiem, padarot to par īpaši piemērotu, ja dūmgāzu kondensāts satur ievērojamu sulfātu vai sērskābes komponentu līdzās biežāk uzsvērtajam hlorīda saturam.

Vara piedevām ir labi{0}}noteikta loma niķeļa sakausējumu metalurģijā, lai uzlabotu izturību pret reducējošām skābām vidēm. Šis princips ir apspriests arī citos tehniskajos ceļvežos, kas attiecas uz vara lomu tādās klasēs kā 904L. C-2000 izmanto šo pašu vispārējo principu Hastelloy sistēmā, kurā ir daudz-hroma un daudz{6}}molibdēna, nodrošinot tai korozijas izturības profilu, kas aptver gan oksidēšanas, gan reducēšanas apstākļus, vienlaikus piedāvājot īpašu izturību sērskābes -skābes-ietekmētā ķīmiskā veidā, jo gāzu kondensācijā ir {{9} Sēru saturošie atkritumu komponenti var radīt nozīmīgu sulfātu un sērskābes saturu, kā arī biežāk apspriesto sālsskābes ieguldījumu. Ja konkrētas rūpnīcas sagaidāmā kondensāta ķīmiskā analīze liecina par ievērojamu sulfātu saturu, C-2000 ir saprātīgs sakausējums, lai novērtētu kopā ar C-276 un C-22, nevis neveiktu kādu no diskusijām, kas vairāk vērstas uz hlorīdu.

Kur sadedzināšanas iekārtā visbiežāk tiek norādīti Hastelloy sakausējumi?

Hastelloy sakausējumi visbiežāk tiek norādīti slapjās skrubera tvertnēs, dzesēšanas kamerās, miglas likvidatoros un aukstās -gala siltuma pārneses virsmās - īpašās zonās, kur notiek ilgstošs tiešs kontakts ar koncentrētu skābo kondensātu -, savukārt tās pašas iekārtas mazāk smagas zonas bieži tiek būvētas no ekonomiskākiem materiāliem.

Zonu -pa-zonu skats par tipisku materiālu pieeju sadedzināšanas iekārtas dūmgāzu ceļā:

2. tabula. Reprezentatīvā zona-pēc-zonas korozijas smaguma pakāpes un materiāla pieeja pāri atkritumu-līdz-enerģijas sadedzināšanas iekārtas dūmgāzu ceļam.

Šis selektīvās specifikācijas modelis atspoguļo to pašu zonu-, vadītājam- raksturīgo materiālu atlases filozofiju, kas apspriesta citos tehniskajos ceļvežos par atklātā jūrā esošajām konstrukcijām un ķīmiskās apstrādes iekārtām: tā vietā, lai būvētu visu rūpnīcu no visizturīgākā pieejamā materiāla, inženieri koncentrē augstākās kvalitātes niķeļa sakausējumus īpaši tajās vietās, kur faktiski notiek ilgstošas iedarbības, stiprākas skābes kondensācijas vai aizsargājošākas skābes kondensācijas. tā pati sistēma.

Kā inženieriem būtu jāpieiet materiālu izvēlei sadedzināšanas iekārtas korozijas zonās?

Inženieriem jāraksturo paredzamā kondensāta ķīmiskā sastāva - hlorīds, sulfāts un pH - pa zonām, jākartē lokālā metāla temperatūra attiecībā pret skābes rasas punktu un jāizvēlas no C-276, C-22 un C-2000 (vai dažādu zonu kombinācijas), pamatojoties uz sagaidāmo konkrēto oksidējošās/reducējošās īpašības un sulfātu saturu katrā vietā.

Praktiska izvēles pieeja:

1. Raksturojiet paredzamo dūmgāzu un kondensāta ķīmisko sastāvu,ietverot hlorīdu, sulfātu un pH diapazonus, ideālā gadījumā pamatojoties uz faktisko vai reprezentatīvo atkritumu plūsmas sastāvu, nevis vispārīgiem pieņēmumiem.

2. Kartē lokālo metāla temperatūru pret skābes rasas punktukatrai zonai, nosakot, kur var rasties kondensāts pat ārpus apzināti mitrām zonām, piemēram, skruberiem un dzesēšanas kamerām.

3. Novērtējiet sagaidāmā kondensāta oksidēšanas/reducējošās īpašībaskā galveno faktoru, izvēloties starp C-276 un C-22, kas atbilst mehānisma vadītiem materiālu atlases principiem, kas apspriesti citās tehniskajās rokasgrāmatās par oksidējošām un mazinošām korozijas vidēm.

4. Apsveriet C-2000, ja sulfātu vai sērskābes saturs ir nozīmīga, dokumentēta sastāvdaļa.sagaidāmo kondensāta ķīmisko sastāvu, nevis tikai hlorīdu{0}}koncentrētos kvalitātes salīdzinājumus.

5. Selektīvi uzklājiet augstākās kvalitātes sakausējumus pa zonām,rezervējot Hastelloy markas vietām ar ilgstošu, spēcīgu skābes kondensāta iedarbību, vienlaikus izmantojot ekonomiskākus materiālus vai aizsargpārklājumus citur tajā pašā rūpnīcā.

Bieži uzdotie jautājumi

Vai duplekso vai superduplekso nerūsējošo tēraudu var izmantot jebkur atkritumu sadedzināšanas iekārtas skābās gāzes ceļā?

Jā, mazāk stingrās zonās, kur kondensāta ķīmiskais sastāvs ir mazāk agresīvs vai metāla temperatūra droši saglabājas virs skābes rasas punkta, dupleksās un superdupleksās kategorijas var piedāvāt ekonomiskāku alternatīvu Hastelloy sakausējumiem, taču parasti tās netiek uzskatītas par piemērotām tiešam, ilgstošam kontaktam ar vissmagāko skrubera un dzesēšanas kameras kondensātu.

Vai atkritumu plūsmas sastāvs būtiski ietekmē to, kura Hastelloy šķirne ir piemērota?

Jā, - jo cieto sadzīves atkritumu sastāvs atšķiras atkarībā no reģiona un laika gaitā iekārtās, kas sadedzina atkritumu plūsmas ar neparasti augstu hlorētās plastmasas saturu, sēru saturošu materiālu vai rūpniecisko atkritumu līdzsadedzināšanu, kondensāta ķīmiskais sastāvs var ievērojami atšķirties no parastās sadzīves atkritumu plūsmas, tāpēc ir ieteicama vietne{3}}specifiska ķīmija, nevis universāla izvēle. sadedzināšanas iekārtas.

Vai Hastelloy sakausējumi tiek izmantoti kā cieta kuģu konstrukcija vai biežāk kā oderējums un apšuvums?

Praksē tiek izmantotas abas pieejas - cieta Hastelloy konstrukcija ir izplatīta mazākiem komponentiem un kritiskiem priekšmetiem, piemēram, miglas likvidētājiem, savukārt ekonomiskāku strukturālo substrātu apšuvums vai apšuvums ar Hastelloy slāni ir plaši izplatīta izmaksu ziņā efektīva pieeja lielākiem kuģiem, un izvēle ir atkarīga no kuģa izmēra, ražošanas apsvērumiem un projekta ekonomijas.

Vai Hastelloy sakausējumu metināšana sadedzināšanas iekārtu ražošanā atšķiras no to metināšanas citās nozarēs?

Metināšanas pamatprincipi - atbilstoša pildvielas metāla izvēle, siltuma padeves kontrole un pēc-metināšanas šuvju tīrīšana - atbilst Hastelloy metināšanas praksei visās nozarēs, lai gan sadedzināšanas iekārtu ražošanā joprojām ir jāievēro kvalificēta metināšanas procedūra, kas ir raksturīga precīzam sakausējumam un pielietojumam, nevis jāpieņem, ka tiek piemērota vispārēja metināšanas pārbaude bez niķeļa sakausējuma.

Vai augstākās kvalitātes Hastelloy sakausējuma izmantošana novērš nepieciešamību regulāri pārbaudīt sadedzināšanas iekārtu skruberu sistēmas?

Neviens -, pat ļoti izturīgs pret koroziju-sakausējums negūst labumu no dokumentētas pārbaudes programmas, jo īpaši ņemot vērā īsto sadedzināšanas dūmgāzu ķīmisko sastāvu mainīgumu iekārtas darbības laikā; pārbaude joprojām ir svarīgs materiālu izvēles papildinājums, nevis solis, kuru augstākās kvalitātes sakausējumu izvēle padara nevajadzīgu.