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工业烟囱防腐蚀环境研究及对应措施    
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【中国涂料在线新闻资讯】

工业烟囱所处的腐蚀环境

工厂中用以排放各种烟气的烟囱有砖烟囱、砼烟囱、钢烟囱等几大类,所排放的烟气中大多含有二氧化硫、硫化氢、氟化氢、氯化氢、氯气、二氧化碳、一氧化碳、氮气等腐蚀性气体及尘埃。当烟气温度低于30℃~40℃时,湿热水汽容易结露,附于烟囱内壁,这时含硫、氯、氟、碳的烟气与壁上露珠结合生成二氧化硫、硫酸、稀盐酸、氢氟酸、碳酸,这些生成物对各种烟囱内壁的腐蚀破坏作用极强。

实践证明,只要烟囱的进口温度低于70℃~80℃,且烟气流速较慢时,那么全部或大部分的烟囱内壁都不同程度受到腐蚀;若遇无风或湿度较大的天气,烟气中的二氧化硫、硫化氢、氯化氢、氟化氢、氯气、二氧化碳与空气中的水分发生反应,在烟囱出口周围沉降,形成稀硫酸、稀盐酸、次氯酸、氢氟酸、碳酸,从而腐蚀外壁。而二氧化硫在高温下对普通碳钢不只是产生腐蚀,还会使碳钢出现脱碳现象,使整个钢材疏松,至最后形成脆性断裂。

砖砌或钢筋砼烟囱内壁腐蚀后,呈粉状或块状剥落。其中,钢筋砼烟囱受腐蚀后生成的是无粘结强度的硫酸钙或硫酸铝钙,使钢筋失去保护层,受到稀酸腐蚀,截面减少,强度降低,导致钢筋砼失去特有的功能。所以排放酸性气体的烟囱,必须要进行防腐,以延长其使用寿命。下面举例阐述工业烟囱所处的腐蚀环境。

1.镁钛联合法生产海绵钛及金属镁生产工艺流程

主要生产工艺分为三部分:高钛渣和氯气在高温下反应制得四氯化钛;将四氯化钛放到密闭的不锈钢贮罐内,再送入还原炉中,充以氩气,使其与金属镁反应得到海绵钛;将镁还原得到的副产物无水氯化镁送入电解槽中,加入多组份氯盐进行电解,在阴极上产生金属镁,在阳极上产生氯气。

2.海绵钛及金属镁生产过程中的腐蚀性介质存在情况

海绵钛及金属镁生产过程中的腐蚀性介质对生产车间钢(砼)结构、设备、管道及烟囱会造成严重腐蚀,其产生腐蚀的原理如下:

(1)氯气。氯气与水反应,生成次氯酸和盐酸。

(2)四氯化钛。四氯化钛是无机共价键化合物,化学性质不稳定,在空气中冒白烟,溶于水、乙醇、稀盐酸。四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体,室温下四氯化钛为无色或微黄色液体,有刺激性酸味并在空气中发烟,遇水便发生激烈反应,生成二氧化钛固体和盐酸液滴的混合物。四氯化钛除了释放出腐蚀性的氯化氢外,存放四氯化钛时还会生成钛氧化物及氯氧化物。四氯化钛露置在空气中时,四氯化钛会迅速与空气中的水发生反应,生成的氯化氢会迅速吸收更多的水,生成细小的盐酸液滴;而当空气湿度较大时,则生成大的盐酸液滴,盐酸具有强腐蚀性。

(3)氯化氢。氯化氢是无色而有刺激性气味的气体,与水不反应但易溶于水,空气中常以盐酸烟雾的形式存在;氯化氢的水溶液呈酸性,习惯上称盐酸。浓盐酸因氯化氢蒸气而在空气中发烟,有刺鼻酸味。

湿的氯化氢气体的化学性质却相当活泼,强酸性,能与金属及氧化物等多种物质发生反应:①能与碱反应生成氯化物和水;②能与碳酸盐反应,生成二氧化碳;③能与活泼金属单质反应,生成氢气;④能与弱酸弱碱盐反应,生成强酸弱碱盐且放出二氧化碳。

当烟气温度低于30℃~40℃时,湿热水汽容易结露,附于烟囱内壁,这时烟气与壁上露珠结合,烟气中的腐蚀性介质遇水反应最终生成盐酸,而盐酸与金属、金属氧化物、弱酸弱碱盐等都会发生反应,产生酸、碱、盐,对烟囱产生严重的腐蚀破坏。特别是四氯化钛对砼及钢结构产生严重腐蚀,尤其是在含有酸、氯气的水蒸气环境中,会形成特别快和严重的腐蚀。

2.电解铝生产过程中的腐蚀性介质存在情况

铝电解生产中,因电化学反应产生的大量烟气从电解槽中散发出来,烟气由气态和固态物质组成,含有大量的二氧化碳、一氧化碳、四氟化碳、四氟化硅、二氧化硫、氟化氢等气体和大颗粒(直径>5um)的氧化铝颗粒、炭粒及冰晶石粉尘。当烟气温度低于30℃~40℃时,湿热水汽容易结露,附于烟囱内壁,这时烟气与壁上露珠结合,烟气中的二氧化硫与水分发生化学反应生成硫酸;氟化氢及四氟化碳、四氟化硅与水分发生化学反应生成氢氟酸,二氧化碳与水分发生化学反应生成碳酸,这些生成物对砖烟囱、砼烟囱、钢烟囱等内壁都会造成极强的腐蚀破坏。

工业烟囱的防腐蚀要求

1.基层处理必须彻底、认真、到位,这样才能保证防腐层与基层的粘结性能、耐久性能。其中对基层采用喷砂进行处理的方式是最为理想的方法,对砼基面能形成足够的粗糙度,基层表面的污物清理干净,对钢铁基层除锈彻底,形成足够的表面粗糙度,增加防腐层与基层的附着力。不具备喷砂条件时,对砼基层可采用动力机械打磨,钢铁基层可采用磷酸盐除锈剂的方法进行处理。

2.选择适合于烟囱结构的防腐构造做法,最好不用单一涂料体系,应采用复合防腐体系。例如,底层采用无机磷酸盐富锌涂料,中间层采用耐蚀树脂玻璃钢3~5层,面层采用耐腐蚀的面涂料配套,如环氧乙烯基酯涂料,这样形成防腐结构体系的三道防线。如面层破坏了有中间层,中间层破坏了有底层,这是最为理想而又科学的防腐配套设计方案,防腐使用年限可达十年以上,耐久可靠。

3.选择正规专业厂家生产的综合防腐性能优异、并兼顾性价比高的防腐涂料和耐蚀树脂,不能只是为了降低防腐投资造价,片面考虑选用价格低、防腐性能差的防腐材料,致使防腐层的防腐性能差,防腐使用年限短,不能对工业烟囱结构形成较好保护,缩短了工业烟囱的使用寿命,用不了多长时间又得重新防腐,造成防腐维护重复投资大的问题。

(1)烟囱外壁防腐涂料的选择要求。烟囱外壁也同样受工业大气腐蚀,须选择具有良好的耐化学介质性、耐候性、抗老化性、抗冲击性能,耐磨耐水抗潮湿,同时又具有航空标识功能的涂层。

(2)烟囱内壁防腐涂料、耐蚀树脂的选择要求。烟囱内壁受烟气中腐蚀性介质的腐蚀较外壁严重,须选择具有优异的耐化学介质性、耐久性、抗老化性、抗冲性能、抗渗性能,耐磨、耐油、耐有机溶剂、耐水性能优良,抗潮湿性、耐温性能好的涂料;选择耐化学腐蚀性强、耐磨、耐冲击力强、抗老化、抗霉菌、防开裂性能好的耐蚀树脂。

4.工业烟囱防腐是一项重要的防腐工程,在施工中须对工程质量、安全进行严格控制,认真细致把好质量关、安全关。

工业烟囱防腐配套措施

镁钛联合法生产海绵钛及金属镁工业烟囱防腐配套方案(见表1、见表2)。

表1 钢烟囱内壁防腐措施

表1 钢烟囱内壁防腐措施
表2 钢烟囱外壁防腐措施

表2 钢烟囱外壁防腐措施

铝电解工业烟囱防腐配套方案(略)。

对于工业烟囱的防腐措施还有很多种,上述措施在实践中运用成本低且防腐效果较好,防腐使用年限可达15年以上。

 

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