Hastelloy sulamid jäätmete põletamisel: korrosioonikindlus happeliste suitsugaaside kondensaatide suhtes

Tahkete olmejäätmete põletamisel tekib rohkem kui soojust ja tuhka - see tekitab suitsugaase, mis on täis vesinikkloriidhapet, vääveloksiide ja muid happeid-moodutavaid ühendeid, mis pärast kondenseerumist loovad ühe kõige söövitavama vedeliku keskkonna, millega tööstusseadmed tavaliselt kokku puutuvad. Standardne roostevaba teras ja paljudel juhtudel isegi 6% molübdeeni super-austeniitse klassid ei ole selles spetsiifilises kondensaadikeemias usaldusväärselt piisavad, mistõttuHastelloy C276, C-22 ja C-2000 on muutunud tavalisteks materjalideks jäätmejaamade puhastus- ja jahutussüsteemides. See juhend selgitab, miks suitsugaaside kondensaat on nii agressiivne, kus põletustehases see moodustub ja kuidas Hastelloy sulamite perekond on ette nähtud selle üleelamiseks.

Miks tekitavad jäätmete põletamise suitsugaasid nii agressiivse korrosioonikeskkonna?

Jäätmepõletuse suitsugaasid on agressiivsed, kuna segatud tahkete olmejäätmete - põletamisel, mis tavaliselt sisaldavad PVC-plasti, toidujäätmeid ja muid kloori- ja väävlit{2}}kandvaid materjale -, eraldub vesinikkloriidhape, vääveloksiidid ja muud happed,{4}}moodustab gaase, mis pärast muutumist väga{5}söövitavaks kõrge-kloriidisisaldusega vedelik.

Tahked olmejäätmed on väga varieeruv kütus ja just see varieeruvus muudab nende suitsugaaside keemia nii nõudlikuks: PVC ja muud klooritud plastid eraldavad põlemisel vesinikkloriidi (HCl), väävlit{0}}sisaldavad materjalid eraldavad vääveloksiide, mis võivad kondenseerumisel moodustada väävel- ja väävelhapet ning tekitada jääkgaaside jälgi ning lisada halogeene veelgi. võimalik kondensaadi keemia.

Erinevalt hästi-juhitavast keemilisest protsessist, milles kasutatakse tuntud ja ühtlast lähteainet, nihkub põletustehase suitsugaaside koostis konkreetsel päeval põletatavate jäätmete koostisega, mis tähendab, et korrosioonikaitsesüsteem peab olema konstrueeritud realistlikult raskete tingimuste kombinatsiooni jaoks, mitte ühe, täpselt iseloomustatud keemia jaoks - disainifilosoofia, mis on laialdaselt optimaalne, eelistatud üle{{ ühed.

Mis on happe kastepunkti korrosioon ja kus see põletussüsteemis toimub?

Happe kastepunkti korrosioon tekib siis, kui suitsugaas jahtub konkreetse temperatuurini, mille juures nende hapet -mooduvad aurud kondenseeruvad vedelikupiiskadeks otse seadme pindadele, ning see on kõige tõsisem külmade otstes soojusülekandepindadel, jahutuskambrites ja märgpesurisüsteemides, kus see kondenseerumine on saasteprotsessi vältimatu või tahtlikult kontrollitav.

Suitsugaasid kannavad kõrgel temperatuuril auru kujul hapet{0}}moodutavaid ühendeid ja gaasi jahtumisel - kas soojustagastusseadmete või tahtliku kustutamis- ja puhastusprotsessi kaudu - saavutavad need ühendid temperatuuri, mille juures kondenseeruvad kontsentreeritud happelise vedelikuna otse lähimale jahedale pinnale. See happe kastepunkt ei ole üks kindel temperatuur; see sõltub konkreetsest happeliste gaaside segust ja niiskusesisaldusest, kuid selle aluseks olev mehhanism on järjekindel: iga metallpind, mis langeb allapoole seda läve, muutub kondensatsioonikohaks, mis võib olla äärmiselt madal-pH, kõrge-kloriid ja sageli lokaalselt kontsentreeritud söövitav vedelik.

Just seetõttu on külm{0}}ökonomiseerija ja õhu eelsoojendi pinnad, jahutuskambrid ja märgpesuri anumad -, mis on spetsiaalselt loodud suitsugaaside jahutamiseks ja gaasipesurites happegaaside eemaldamiseks vedelikuga tahtlikult kokkupuutumiseks - tsoonid, kus see korrosioonimehhanism on materjali valikul kõige tõsisem ja kõige olulisem.

Milliseid Hastelloy sulameid kasutatakse jäätmepõletusteenustes tavaliselt ja kuidas need erinevad?

Hastelloy C-276, C-22 ja C-2000 on nikli-kroomi-molübdeeni sulamid, mida kasutatakse kõige sagedamini happeliste suitsugaaside kondensaadi teenindamiseks ja millest igaühel on seotud, kuid eristatav korrosioonikindlusprofiil, mille kujundavad erinevused molübdeeni, volframi ja vase sisalduses.

Selle teenuse kolme kõige sagedamini määratud Hastelloy klassi võrdlus:

Tabel 1. Tavaliste Hastelloy klasside võrdlus, mis on ette nähtud jäätmete põletamise suitsugaaside kondensaadi teenindamiseks. Klassi valikut tuleks alati kontrollida konkreetse tehase asukohas oodatava kondensaadi spetsiifilise keemia suhtes, mida ideaaljuhul toetavad korrosioonikatsed või dokumenteeritud kogemused võrreldava teeninduse valdkonnas, mitte ainult üldised võrdlusjuhised.

Kõigil kolmel sulamil on sama põhiline nikkel-kroom-molübdeenvundament, mis vastutab nii üldise happerünnaku kui ka kloriidi-indutseeritud lokaalse korrosiooni eest, kuid igaüks töötati välja selle vastupidavuse suurendamiseks või tasakaalustamiseks kindlas suunas - C-22 paranenud oksüdatsiooni- ja C{0 oksüdatsiooni{0}2. vasest juhitav väävelhappekindlus on mõlemad sihipärased metallurgilised reaktsioonid konkreetsetele lünkadele, mis on tuvastatud varasema põlvkonna sulamitega nagu C-276, mis kajastab sama tüüpi koostise täiustust, mida on arutatud teistes roostevaba terase kvaliteedi arengut käsitlevates tehnilistes juhendites.

Miks ei ole tavaline roostevaba teras üldiselt happelise suitsugaasi kondensaadi jaoks piisav?

Standardne austeniitset roostevaba teras ja sageli isegi 6% molübdeeni super-austeniitse klassid on üldiselt ebapiisavad kõige raskemate happeliste suitsugaaside kondensaadi tsoonide jaoks, kuna väga madala pH, kõrge kloriidi kontsentratsiooni ja oksüdeerivate ainete kombinatsioon selles konkreetses kondensaadis ületab praktilise korrosioonikindluse piirid, eriti kloori korrosiooni, ja eriti stressi suhtes. korrosioonipragunemine.

Suitsugaaside kondensaat oma kõige tõsisemas vormis ühendab korraga mitu korrosiooni{0}}kiirendavat tegurit: kloriidi kontsentratsioon, mis võib tõusta tunduvalt kõrgemale tavapärasest protsessivee tasemest, kuna aurustumine kontsentreerib kondensaadi, pH on piisavalt madal, et kujutada endast tõelist happerünnakut, mitte lihtsalt kokkupuudet kloriidiga, ja oksüdeeriv põlemine-kloriidikindlate toodete poolt, mis võivad nende praktilisi piire isegi ületada. See kombinatsioon on tunduvalt karmim kui üldised kloriidi punktide ja pragude korrosiooni stsenaariumid, mida on käsitletud teistes tehnilistes juhendites PREN-i ja roostevaba terase kloriidi piirnormide kohta, mistõttu püüavad jäätme-to-energiatehased just kõige raskemates tsoonides nikli{6}}põhiste Hastelloy sulamite poole, selle asemel, et toetuda kõrgeima klassi terasele- happelised, vähem oksüdeerivad kloriidikeskkonnad, näiteks merevesi.

Kuidas C-22 paraneb võrreldes C-276-ga happelise kloriidi oksüdeerumise tingimustes?

Hastelloy C-22 parandab C-276 jõudlust spetsiaalselt happelise kloriidi oksüdeerimisel, kasutades tasakaalustatud kroomi, molübdeeni ja volframi koostist, andes sellele parema vastupidavuse lokaalsele korrosioonile ja üldisele rünnakule oksüdeerivate ainete juuresolekul, kui C-276 pakub, mistõttu on C-22 muutunud paljudes kaasaegsetes pesurites üha eelistatumaks.

C-276 on endiselt suurepärane, laialdaselt võimekas sulam, kuid keemilise töötlemise ja suitsugaaside puhastamise rakenduste kogemused näitasid, et selle jõudlus võib muutuda marginaalsemaks, eriti kui happelised kloriidid oksüdeerivad tugevalt - kombinatsioon, mis on oksüdeerivate gaaside põlemisprodukti {5side}}saaduse tõttu suitsugaaside kondensaadi põletamisel tõeliselt võimalik. C-22 arendus oli suunatud konkreetselt sellele tühimikule, tasakaalustades sulami kroomi ja molübdeeni-volframi suhet, et laiendada usaldusväärset jõudlust veelgi oksüdeerivatesse tingimustesse, ohverdamata redutseerivat happekindlust, mis muutis C-276 väärtuslikuks.

See sihipärane täiustus on põhjus, miks paljud kaasaegsed märgpesurisüsteemi konstruktsioonid täpsustavadC22oksüdeerivate -condition-aldiste rakenduste puhul, mida mõnikord eelistatakse C-276-le, kuigi need jäävad kehtima, on aktiivselt määratletud valikud sõltuvalt konkreetsest kondensaadi keemiast, mida antud tehas eeldab.

Millist rolli mängib C-2000 vase lisand suitsugaaside kondensaadikindluses?

C-2000 vase lisamine suurendab spetsiifiliselt vastupidavust väävelhappele ja teatud segahappetingimustele, muutes selle eriti asjakohaseks valikuks, kus suitsugaaside kondensaat sisaldab lisaks sagedamini rõhutatud kloriidisisaldusele ka olulist sulfaati või väävelhapet.

Vaselisanditel on niklisulamite metallurgias väljakujunenud roll-, et parandada vastupidavust happelise keskkonna vähendamisel. Seda põhimõtet käsitletakse ka teistes tehnilistes juhendites, mis käsitlevad vase rolli sellistes klassides nagu 904L. C-2000 rakendab seda sama üldpõhimõtet kõrge-kroomi ja kõrge-molübdeenisisaldusega Hastelloy raamistikus, andes sellele korrosioonikindlusprofiili, mis hõlmab nii oksüdeerivaid kui ka redutseerivaid tingimusi, pakkudes samal ajal erilist tugevust väävel-happe-mõjutatud keemia puhul, kuna gaaside kondensatsioonil on spetsiifiliselt oluline keemia. väävlit- sisaldavad jäätmekomponendid võivad koos sagedamini käsitletava vesinikkloriidhappe panusega anda märkimisväärse sulfaadi- ja väävelhappesisalduse. Kui konkreetse tehase eeldatav kondensaadikeemia analüüs näitab, et märkimisväärne sulfaadisisaldus on valitsev probleem, on C-2000 mõistlik sulam, mida hinnata koos C-276 ja C-22-ga, selle asemel, et jätta vaikimisi kumbki rohkem kloriidile keskendunud aruteludest.

Kus põletustehases kasutatakse Hastelloy sulameid kõige sagedamini?

Hastelloy sulamid on kõige sagedamini ette nähtud märgpesuri anumates, jahutuskambrites, udueemaldajates ja külmades -otstes soojusülekandepindades - konkreetsetes tsoonides, kus toimub pidev otsene kontakt kontsentreeritud happelise kondensaadiga -, samas kui sama tehase leebemad tsoonid ehitatakse sageli ökonoomsematest materjalidest.

Tsoonide -haaval-vaade tüüpilisest materjalist lähenemisest põletustehase suitsugaaside teele:

Tabel 2. Tüüpilised tsoonid-tsoonide kaupa-korrosiooni raskusaste ja materjali lähenemine jäätme---energiapõletustehase suitsugaaside teele.

See selektiivne spetsifikatsioonimuster peegeldab sama tsooni-põhist, juhi-spetsiifilise materjali valiku filosoofiat, mida on käsitletud ka teistes avamerekonstruktsioonide ja keemiliste töötlemisseadmete tehnilistes juhendites: selle asemel, et ehitada terve tehas kõige korrosioonikindlamast-olemasolevast materjalist, keskenduvad insenerid esmaklassilised niklisulamid konkreetselt kohtadesse, kus esineb pidevat, tugevamat kokkupuudet happega kondenseerumist või kaitsvamat kokkupuudet. sama süsteem.

Kuidas peaksid insenerid lähenema materjalide valikule põletustehase korrosioonitsoonides?

Insenerid peaksid iseloomustama eeldatavat kondensaadi keemiat - kloriidi, sulfaati ja pH-d - tsoonide kaupa, kaardistama kohaliku metalli temperatuuri happe kastepunkti suhtes ning valima C-276, C-22 ja C-2000 (või erinevate tsoonide kombinatsiooni) hulgast, lähtudes eeldatavast oksüdeerivast/redutseerivast iseloomust ja sulfaadisisaldusest igas asukohas.

Praktiline valikumeetod:

1. Iseloomustage eeldatavat suitsugaaside ja kondensaadi keemiat,sealhulgas kloriidi-, sulfaadi- ja pH-vahemikud, mis põhinevad ideaaljuhul tegelikul või tüüpilisel jäätmevoo koostisel, mitte üldistel eeldustel.

2. Kaardistage kohalik metalli temperatuur happe kastepunkti suhtesiga tsooni jaoks, tuvastades kohad, kus kondenseerumine on tõenäoline isegi väljaspool tahtlikult märgasid alasid, nagu pesurid ja jahutuskambrid.

3. Hinnake eeldatava kondensaadi oksüdeerivat/redutseerivat omadustkui peamine tegur C-276 ja C-22 vahel valikul, mis on kooskõlas mehhanismipõhiste materjalivaliku põhimõtetega, mida on käsitletud teistes tehnilistes juhendites oksüdeeriva ja vähendava korrosioonikeskkonna kohta.

4. Kaaluge C-2000 konkreetselt juhul, kui sulfaadi või väävelhappe sisaldus on oluline dokumenteeritud komponentoodatava kondensaadi keemia, selle asemel, et vaikimisi kasutada ainult kloriidi{0}}keskset kvaliteedi võrdlust.

5. Kasutage esmaklassilisi sulameid valikuliselt tsoonide kaupa,Hastelloy klasside reserveerimine kohtadesse, kus on pidev ja tugev kokkupuude happelise kondensaadiga, kasutades samas tehases mujal säästlikumaid materjale või kaitsekatteid.

Korduma kippuvad küsimused

Kas dupleks- või superdupleks-roostevaba terast saab kasutada kõikjal jäätmepõletustehase happegaasi teel?

Jah, leebemates tsoonides, kus kondensaadi keemia on vähem agressiivne või metalli temperatuur püsib usaldusväärselt üle happe kastepunkti, võivad dupleks- ja superdupleksklassid pakkuda Hastelloy sulamitele ökonoomsemat alternatiivi, kuid üldiselt ei peeta neid sobivaks otseseks ja püsivaks kokkupuuteks kõige raskema pesuri ja jahutuskambri kondensaadiga.

Kas jäätmevoo koostis mõjutab oluliselt seda, milline Hastelloy klass on sobiv?

Jah, - kuna tahkete olmejäätmete koostis on piirkonniti ja aja jooksul erinev, võivad tehased, mis põletavad ebatavaliselt suure klooritud plastisisaldusega jäätmevooge, väävlit{1}}kandvaid materjale või tööstusjäätmeid koospõletades, märgatavalt erinevat kondensaadi keemiat kui tüüpilises olmejäätmete voos, mistõttu on soovitatav kohaldada ühe koha -spetsiifilist keemiat, mitte kõiki iseloomuomadusi. põletusrajatised.

Kas Hastelloy sulameid kasutatakse tahke laevakonstruktsioonina või sagedamini vooderduse ja vooderdusena?

Praktikas kasutatakse mõlemat lähenemisviisi - tahke Hastelloy konstruktsioon on tavaline väiksemate komponentide ja kriitiliste esemete (nt udueemaldajad) puhul, samas kui ökonoomsema konstruktsioonilise aluspinna katmine või vooderdamine Hastelloy kihiga on levinud kuluefektiivne lähenemisviis suuremate laevade puhul-, kusjuures valik sõltub anuma suurusest, valmistamise kaalutlustest ja projekti ökonoomikast.

Kas Hastelloy sulamite keevitamine põletusseadmete valmistamisel erineb nende keevitamisest teistes tööstusharudes?

Keevitamise põhiprintsiibid - sobiva täitemetalli valik, soojussisendi juhtimine ja järel-keevisõmbluse puhastamine - on kooskõlas Hastelloy keevitustavadega kõigis tööstusharudes, kuigi põletusseadmete valmistamisel tuleks siiski järgida kvalifitseeritud keevitusprotseduuri, mis on spetsiifiline täpselt sulamile ja rakendusele, selle asemel, et eeldada, et üldine keevitussulam kehtib ilma niklisulami kontrollimiseta.

Kas esmaklassilise Hastelloy sulami kasutamine välistab põletusseadmete puhastussüsteemide regulaarse kontrollimise?

Ükski - isegi väga korrosioonikindel-sulam ei saa kasu dokumenteeritud kontrolliprogrammist, eriti arvestades põletusgaaside keemilise koostise tõelist varieeruvust tehase tööea jooksul; ülevaatus on pigem materjali valiku oluline täiendus kui samm, mille esmaklassiliste sulamite valik muudab tarbetuks.