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窑尾袋式除尘器腐蚀产生原因及糊袋现象

添加时间：2021-11-28 | 文章录入：本站 | 文章来源：原创

节能减排形式下，目前除尘器入口烟气温度普遍较低，使得除尘器内部局部区域，例如人孔门等易漏风区域以及保温薄弱的区域，易产生凝结水。硫氧化物、硫酸氢铵、亚硫酸氢铵、氯离子等腐蚀介质溶于凝结水后使得凝结液呈酸性，对碳钢产生化学腐蚀、电化学腐蚀及氧化腐蚀。
新的环保形式下，水泥行业开始采用SCR技术对氮氧化物进行减排，虽然SCR技术采用更少的喷氨量，但目前水泥行业SCR技术使用的钒-钛系催化剂对SO2向SO3转化具有一定的催化效果[3]，SO3与氨产生反应后生成腐蚀性更强的硫酸氢铵（硫酸氢铵腐蚀性大于亚硫酸氢铵）。同时，SO3与烟气中的水蒸气可生成硫酸蒸汽，并且烟气的酸露点与SO3含量呈正比关系，SO3含量升高将提高烟气的酸露点，使得烟气容易结露形成硫酸溶液。
亚硫酸氢铵和硫酸氢铵溶于凝结液后使得凝结液具有较强的酸性，腐蚀袋式除尘器壳体碳钢。硫酸氢铵在低温环境下极具吸附性、粘性和吸水性，使得滤袋表面的粉饼层容易板结。板结后的粉饼层极难经压缩空气喷吹清理，造成严重的“糊袋”现象。部分配套湿法脱硫的水泥生产线选择将脱硫废水大量喷入原料磨，原本被湿法脱硫吸收的硫酸氢铵和酸根离子再次返回窑尾烟气形成富集，使得腐蚀和“糊袋”现象进一步加剧。
硫酸氢铵和亚硫酸氢铵对碳钢的腐蚀能力快速增强；在除尘器内部低温区域，若产生凝结水形成硫酸和亚硫酸的酸性凝结液，除了酸性凝结液本身对碳钢具有强腐蚀性外，还会加强硫酸氢铵和亚硫酸氢铵对碳钢的腐蚀能力，形成多物质协同腐蚀，使得腐蚀速率急剧加快。
袋式除尘器壳体焊缝区域，由于焊条与壳体基材存在成分差异，焊缝影响区域与基材亦存在成分差异，成分差异会加速电化学腐蚀。板材连接区域及夹角区域，细小缝隙聚集酸性凝结液后，形成“缝隙腐蚀”，加快腐蚀发展速度。现场实地勘察发现，焊缝区域和板材连接区域的腐蚀比其他区域更为严重。
硫氧化物及NO2两种腐蚀介质中，主要的腐蚀介质为硫氧化物，原因在于SO3可与烟气中的水蒸气反应生成硫酸烟雾，在酸露点提高的情况下，易凝结成腐蚀性极强的硫酸溶液。硫氧化物腐蚀机理如下：
硫氧化物腐蚀实际上是稀硫酸的化学腐蚀，其腐蚀特性遵循非氧化性酸的腐蚀规律。化学反应式：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。硫氧化物腐蚀后产生的FeSO4，在烟气中SO2和O2的作用下又可生成硫酸铁:2FeSO4+SO2+O2=Fe2(SO4)3。Fe2(SO4)3附着沉积在壁板上，形成腐蚀产物层。硫酸铁是一种酸性的、易吸潮的物质。当部分区域温度降低时，Fe2(SO4)3即开始吸潮潮解，在此区域壳体表面形成强酸性的腐蚀环境。如果停窑时腐蚀产物没有及时清除，那么在整个停窑阶段原来的腐蚀区域将一直受到稀酸腐蚀的侵害。即Fe2(SO4)3本身也将对金属腐蚀生成FeSO4。从而形成FeSO4→Fe2(SO4)3→FeSO4的腐蚀循环，大大加快了腐蚀的进程。此外，硫氧化物还会产生电化学腐蚀，其机理见硫酸氢铵腐蚀机理。氧化物腐蚀外观表象为腐蚀区域成片分布且较均匀，附着层状、块状松散腐蚀产物，颜色多为棕褐色及黑色。
袋式除尘器壳体局部区域产生冷凝液，烟气中亚硫酸氢铵和硫酸氢铵溶于其中使得冷凝液呈较强酸性，酸性冷凝液中H+得电子析出氢气，这种电化学腐蚀称为析氢腐蚀
硫酸氢铵具有较强的吸附性、粘性和吸湿性，附着在壳体壁板表面后吸附粉尘、水分以及更多的腐蚀物质，使得附着点腐蚀加速，形成大量腐蚀产物。硫酸氢铵腐蚀典型的特征为腐蚀产物形成密集腐蚀堆，外观表象多为暗黄色及灰黄色，且周围分布有白色结晶盐。
酸性凝结液环境下，各类腐蚀介质中，Cl-具有离子半径小、穿透能力强的特点，并且易被金属表面吸附，使得其极易穿透碳钢表面氧化层和保护层，对壳体腐蚀的影响最大。凝结液中Cl-浓度越高，凝结液的导电性就越强，凝结液电解质的电阻就越低，烟气中Cl-溶于凝结液后就越容易到达金属表面，加快局部腐蚀的进程。腐蚀过程中，Cl-会在有凝结液的区域处富积，Cl-积聚成核后，形成电化学腐蚀，使得该区域阳极溶解加速，碳钢基体被向下深层腐蚀，形成点蚀坑。阳极金属的溶解，会加速Cl-透过腐蚀产物扩散到点蚀坑内，使点蚀坑内的Cl-浓度进一步增加和富集，加快腐蚀速率，这一过程也称为Cl-的催化机制。当凝结液中Cl-浓度超过一定的临界值之后，阳极金属将一直处在活化状态而不会被钝化。因此，在Cl-的催化作用下，点蚀坑会不断扩大、加深，严重时甚至会造成壳体穿孔。
在窑尾袋式除尘器壳体金属表面产生大量点蚀坑，是氯离子腐蚀最主要的腐蚀特征。壳体应力集中的区域，Cl-的存在还会加速应力腐蚀的发展，使得壳体基材快速断裂失效。夹角等细小缝隙区域，Cl-会加速缝隙腐蚀，快速破坏壳体基材。