烟塔合一的 冷却 塔腐蚀与防护 转

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1、烟塔合一的冷却塔腐蚀与防护转烟塔合一的冷却塔腐蚀与防护转2010-04-1522:22烟塔合一的冷却塔腐蚀与防护来源:电力勘测设计更新时间:09-9-410:26作者:姚友成,侯宪安摘要:通过冷却塔排放湿法脱硫净烟气,会使烟气中残留的腐蚀性介质随烟气进入冷却塔,由此造成对冷却塔混凝土的腐蚀。本文通过对排烟冷却塔内腐蚀介质分析及其对混凝土的腐蚀机理的探讨,按照混凝土防腐的一般原则,提出烟塔合一冷却塔防腐蚀初步构想。烟塔合一,腐蚀介质,防腐蚀1烟塔合一技术简介长期以来,烟囱是火力发电厂必不可少的重要设施。随着湿

2、法脱硫脱硝技术的运用,使处理后的烟气温度和烟气成分与过去相比发生了变化,温度降低而湿度却大大增加,若继续采用常规烟囱排放,一般需设GGH对烟气进行加热。能否利用冷却塔内巨大的热空气流通过冷却塔排放低温高湿的脱硫净烟气呢?德国技术人员在20世纪70年代开始了这一问题的研究,通过对塔内气体流动工况及烟气在大气中的扩散模式的研究,认为利用冷却塔巨大的热空气抬升脱硫后的烟气是可行的。图1为烟气通过冷却塔排放的技术方案。如图1所示:由脱硫塔顶部出口处出来的净烟气通过大直径玻璃钢烟道直接送入自然通风冷却塔内,在配水装置

3、除水器上方与塔内饱和热空气混合后向上排入大气。2烟塔合一冷却塔中的腐蚀介质及腐蚀机理2.1腐蚀介质烟气中含有大量的二氧化碳、二氧化硫等有害成分,即使湿法脱硫后的净烟气仍含有一定量的二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、一氧化(NO)、氯化物、二氧化碳(CO2)等有害气体(烟气成分见表1),湿法脱硫后的净烟气进入冷却塔后在塔内上升过程中与饱和热湿空气接触,部分水蒸气遇冷凝结成雾滴,其中一些雾滴会在冷却塔塔壁上聚集成较大的液滴,这些液滴因含有烟气所带的酸性气体而呈现出较强的酸性(PH值最高可达1),表2所列是

4、德国某电厂烟气冷凝水的成分分析结果,而烟塔合一的冷却塔基本为混凝土结构,这些液滴沿筒壁流动会对塔筒筒壁局部造成严重的腐蚀。因此,脱硫烟气的进入冷却塔后,如不采用针对性的防护措施,塔筒混凝土的碳化和腐蚀将会非常严重。2.2腐蚀机理2.2.1碳化日常使用过程中,烟气中的二氧化碳会逐渐向混凝土内部扩散,并与混凝土中的氢氧化钙发生作用,生成碳酸盐或其他物质,从而使水泥的碱度降低,使混凝土碳化,其碳化的主要化学反应为:CO2+H2O→H2CO3Ca(OH)2+H2CO3→+2H2O碳化降低了混凝土的碱度,从而破坏了钢

5、筋表面的钝化膜,使混凝土失去了对钢筋的保护作用,给混凝土中的钢筋锈蚀带来不利的影响。同时,碳化还会加剧混凝土的收缩,这些都可导致混凝土的裂缝,加速混凝土结构的破坏。2.2.2硫酸根离子腐蚀进入冷却塔的湿烟气中存在的SO42-接触混凝土表层与混凝土的某些成分反应,生成物吸水膨胀产生膨胀应力,当应力达到一定程度时混凝土就产生裂缝,这种腐蚀作用在不同条件下又有两种表现形式,即E盐破坏和G盐破坏。E盐破坏即钙矾石膨胀破坏,其生成物的体积比反应物大115倍多,呈针状结晶,引起很大的内应力,其破坏特征为混凝土表面出现几

6、条较粗大的裂缝。G盐破坏即石膏膨胀破坏,当外界中SO42-浓度达到1000mg/L,SO42-可与Ca(OH)2反应生成石膏晶体,生成的CaSO4·2H2O体积增大1.24倍,导致混凝土因内应力而破坏,其破坏特征为混凝土表面虽无粗大裂缝但是遍体溃散。2.2.3氯离子腐蚀一般情况下,由于混凝土为碱性物质,其液相PH值为12.5~13.5,钢筋在这种环境中能形成钝化膜,它不仅可以隔绝氧接触钢筋,而且阻止钢筋内部形成腐蚀电流,因此对钢筋起到保护作用。然而,进入冷却塔的烟气中存在氯化物(HCl),当氯离子渗透到钢筋

7、表面并达到一定浓度时会使得局部保护膜破坏,成了活化态。活化的钢筋表面形成一个小阳极,未活化的钢筋表面成为阴极,在氧和水充足的条件下钢筋开始锈蚀。钢筋的锈胀体积一般增大2.5~5倍,在塔内部水份这样充足的条件下体积膨胀甚至可达7倍,从而导致混凝土保护层开裂(即顺筋裂缝)、钢筋锈蚀,降低或破坏了钢筋与混凝土的握裹力,钢筋截面减小、承载能力降低,从而降低了结构的耐久性。同时氯盐还可以和混凝土中的Ca离子反应生成易溶的CaCl2并带有大量结晶水,形成比反应物体积大几倍的固相化合物,造成混凝土的膨胀破坏。如果水泥中铝

8、酸三钙含量高于8%,其制成的混凝土很容易受到Cl-腐蚀。2.2.4烟气作用对冷却塔混凝土的影响烟气中含有大量的二氧化碳及二氧化硫,同时含有硫酸根离子(SO42-)、硝酸根和氯化物等有害物质,烟气中的这些离子会与混凝土发生反应侵蚀混凝土,并使钢筋锈蚀。烟气中的二氧化碳加速了混凝土碳化,致使混凝土的碱度降低加快,(PH值由1215降到9以下)更快的趋于"中性化",破坏了钢筋表面的钝化膜,在塔中氯化物及水分的作用下使钢