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火力发电厂湿法烟气脱硫系统烟囱腐蚀与防腐研究

2020-12-08阅读(548)

火力发电厂湿法烟气脱硫系统烟囱腐蚀与防腐研究

论文摘要

火力发电厂燃煤烟气中存在一定量的SO3,会显著降低烟气的酸露点。由于湿法脱硫（FGD）后烟温低于酸露点,烟气中的SO3与水蒸汽形成的硫酸蒸汽,会凝结下来,造成混凝土烟囱的低温腐蚀。本文通过对烟气腐蚀环境的分析和腐蚀环境中存在腐蚀因子迁移转化规律的试验研究,预测了电站烟囱的腐蚀情况,提出相应的防腐措施,以期能对电站的安全运行起到一定的指导作用。本文首先通过现场采样,测定了烟气中SO2、NOx、HCl、HF、SO3和水蒸气的含量,分析认为烟气中存在的SO3和水蒸气是主要腐蚀因子。另外,通过烟气凝结试验,测试了45℃和50℃两个冷凝温度下和2s、4s、6s、8s凝结时间下烟气凝结液成分的差别,结果表明两个温度下冷凝液成分差别不大,而随着冷凝时间的增长,烟气冷凝液的pH值长有一定升高,SO42-浓度有所降低。之后从目前存在的主要酸露点计算研究中选出合适的方法计算试验烟气条件下的酸露点变化情况,分析电站烟囱所处的腐蚀环境。试验结果表明,FGD后烟气具有强腐蚀性,从FGD出口烟道至烟囱所受化学腐蚀影响依次减小。烟气中腐蚀因子转化到液相后形成了新的腐蚀环境,本文通过钢筋混凝土试件的加速腐蚀装置,研究了烟气凝结液对电站烟囱材质的腐蚀,测试了不同腐蚀龄期混凝土试件失重系数、抗压性能、抗渗性能、中性化深度以及C1-、SO42-的渗透深度,并分析了腐蚀机理。试验结果表明,烟气冷凝液会对钢筋混凝土形成的严重腐蚀,在腐蚀龄期内混凝土试件各项力学性能都有一定程度的降低,耐久性下降较大,这种腐蚀是在以硫酸为主的多因素下的分解性侵蚀,会对电站烟囱的安全性形成严重的影响。基于CFD平台,利用Fluent对烟囱中烟气流场的流速和压力分布进行模拟,同时模拟了烟囱内烟气的温度变化,分析了电站烟囱各部位在烟气的温度、压强和流速影响下,所受物理化学侵蚀的结果,找出烟囱中受侵蚀最严重的部位。分析结果表明：烟气入口相对壁面遭受烟气冲刷和烟囱上部较大正压的区域是烟囱内受侵蚀最严重的部位。文章最后,提出了通过运行控制弱化腐蚀环境烟囱防腐措施,介绍了目前常见的烟囱防腐涂料和内衬。

论文目录

  • 致谢
  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究现状
  • 1.3 课题主要研究内容
  • 1.3.1 研究目标
  • 1.3.2 研究内容和步骤
  • 2 湿法脱硫后烟气的腐蚀特性和腐蚀环境研究
  • 2.1 烟气中主要腐蚀因子的测定和分析
  • 2.1.1 试验背景
  • 2.1.2 试验期间机组运行情况
  • 2.1.3 试验方法
  • 2的测定'>2.1.4 烟气中SO2的测定
  • x的测定'>2.1.5 烟气中NOx的测定
  • 2.1.6 烟气中HCl和HF的测定
  • 2.1.7 烟气中含湿量的测定
  • 3的测定'>2.1.8 烟气中SO3的测定
  • 2.1.9 冷凝液试验结果与分析
  • 2.2 烟气腐蚀性质的评价
  • 2.2.1 评价指标
  • 2.2.2 酸露点估算
  • 2.3 湿法脱硫后烟气酸露点的变化分析
  • 2.4 本章小结
  • 3 烟气冷凝液对钢筋混凝土的加速腐蚀试验
  • 3.1 研究现状
  • 3.2 试验材料和仪器
  • 3.2.1 试验仪器
  • 3.2.2 试验材料
  • 3.3 试验方法
  • 3.4 测试项目和方法
  • 3.4.1 腐蚀试件的表观变化情况
  • 3.4.2 混凝土试件和钢筋的失重系数
  • 3.4.3 混凝土抗压性能
  • 3.4.4 混凝土断面腐蚀深度（中性化深度）
  • 3.4.5 混凝土试件电通量测试
  • 3.4.6 混凝土硫酸根离子侵蚀试验
  • 3.4.7 混凝土试件氯离子侵蚀试验
  • 3.4.8 混凝土表面腐蚀产物分析
  • 3.5 试验结果和分析
  • 3.5.1 混凝土试件外观变化
  • 3.5.2 混凝土试件和钢筋失重系数
  • 3.5.3 混凝土试件抗压系数
  • 3.5.4 混凝土断面腐蚀深度
  • 3.5.5 混凝土试件电通量测试
  • 3.5.6 混凝土试件硫酸盐侵蚀测试
  • 3.5.7 混凝土试件氯离子侵蚀测试
  • 3.5.8 混凝土表面腐蚀产物分析
  • 3.6 冷凝液对混凝土侵蚀机理讨论和分析
  • 3.6.1 冷凝液腐蚀性的评价
  • 3.6.2 混凝土腐蚀的分类
  • 3.6.3 混凝土腐蚀的机理
  • 3.7 本章小结
  • 4 CFD软件对于烟囱的数值模拟
  • 4.1 Fluent简介
  • 4.2 计算模型的选择
  • 4.3 网格模型的建立
  • 4.4 模型计算
  • 4.5 计算结果分析
  • 4.5.1 速度分布
  • 4.5.2 力分布
  • 4.5.3 烟温分布
  • 4.6 本章小结
  • 5 火电厂烟囱防腐措施
  • 5.1 湿法脱硫后烟囱结构形式
  • 5.2 主要防腐措施
  • 5.2.1 控制锅炉运行以弱化腐蚀环境
  • 5.2.2 使用防腐材料
  • 5.3 本章小结
  • 6 结论
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 学位论文数据集

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