Hastelloy zlitine pri sežiganju odpadkov: korozijska odpornost na kisle kondenzate dimnih plinov

Sežiganje trdnih komunalnih odpadkov proizvaja več kot le toploto in pepel - proizvaja dimne pline, prepletene s klorovodikovo kislino, žveplovimi oksidi in drugimi spojinami,-ki tvorijo kisline, ki po kondenzaciji ustvarijo eno najbolj jedkih tekočih okolij, s katerimi se redno srečuje katera koli industrijska oprema. Standardno nerjavno jeklo in v mnogih primerih celo 6-odstotni super{4}}avstenitni razredi molibdena niso zanesljivo ustrezni v tej specifični kemiji kondenzata, zatoHastelloy C276, C-22 in C-2000 so postali standardni materiali v napravah za čiščenje in dušenje v napravah za pridobivanje energije iz odpadkov. Ta vodnik pojasnjuje, zakaj je kondenzat dimnih plinov tako agresiven, kje v sežigalnici nastane in kako je družina zlitin Hastelloy določena, da ga preživi.

Zakaj dimni plin iz sežiganja odpadkov ustvarja tako agresivno korozijsko okolje?

Dimni plini iz sežiganja odpadkov so agresivni, ker se pri sežiganju mešanih trdnih komunalnih odpadkov -, ki običajno vsebujejo PVC plastiko, živilske odpadke in druge materiale, ki vsebujejo- in žveplo- -, sprošča klorovodikova kislina, žveplovi oksidi in drugi-kislinski plini, ki postanejo izjemno jedki, ko kondenzirajo v nizek-pH, visoko{6}}kloridna tekočina.

Trdni komunalni odpadki so zelo spremenljivo gorivo in ravno zaradi te spremenljivosti je njihova kemija dimnih plinov tako zahtevna: PVC in druga klorirana plastika med zgorevanjem sproščata plin vodikov klorid (HCl), materiali, ki vsebujejo žveplo-, sproščajo žveplove okside, ki lahko pri kondenzaciji tvorijo žveplovo in žveplovo kislino, ter sledi halogenov in težkih kovin v odpadkih tok dodajo dodatno kompleksnost nastalemu plinu in morebitni kemiji kondenzata.

Za razliko od dobro-nadzorovanega kemičnega procesa z znano in dosledno surovino se sestava dimnih plinov v sežigalnici spreminja glede na sestavo odpadkov, ki se v določenem dnevu sežgejo, kar pomeni, da mora biti sistem protikorozijske zaščite načrtovan za realno strogo kombinacijo pogojev in ne za eno samo, natančno določeno kemijo - filozofija načrtovanja, ki daje prednost široko zmogljivim, visokim-maržam materialov nad ozko optimiziranimi.

Kaj je kisla korozija rosišča in kje se pojavi v sistemu za sežiganje?

Do kislega rosišča pride, ko se dimni plin ohladi na določeno temperaturo, pri kateri njegove kisle{0}}hlape, ki tvorijo, kondenzirajo v kapljice tekočine neposredno na površinah opreme, in je najhujša na hladnih{1}}končnih površinah za prenos toplote, dušilnih komorah in sistemih mokrega pralnika, kjer je ta kondenzacija bodisi neizogibna bodisi namerno povzročena kot del postopka nadzora onesnaževanja.

Dimni plini prenašajo kislinske{0}}spojine v obliki hlapov pri visoki temperaturi, in ko se plin ohlaja - z opremo za rekuperacijo toplote ali z namernim postopkom dušenja in čiščenja - te spojine dosežejo temperaturo, pri kateri kondenzirajo kot koncentrirana kisla tekočina neposredno na najbližjo hladno površino. Ta kisla točka rosišča ni ena sama fiksna temperatura; odvisno je od specifične mešanice kislih plinov in prisotne vsebnosti vlage, vendar je osnovni mehanizem dosleden: vsaka kovinska površina, ki pade pod ta prag, postane mesto kondenzacije za nekaj, kar je lahko izjemno nizek-pH, visok-klorid in pogosto lokalno koncentrirana jedka tekočina.

Ravno zato so površine -končnega ekonomizatorja in predgrelnika zraka, dušilne komore in posode za mokro pranje - vsi posebej zasnovani za hlajenje dimnih plinov in, v pralnikih, za namenski stik s tekočino za odstranjevanje kislih plinov - območja, kjer je ta korozijski mehanizem najhujši in najbolj pomemben za izbiro materiala.

Katere zlitine Hastelloy se običajno uporabljajo pri sežiganju odpadkov in v čem se razlikujejo?

Hastelloy C-276, C-22 in C-2000 so zlitine nikelj-krom-molibden, ki se najpogosteje uporabljajo za uporabo kislega kondenzata dimnih plinov, pri čemer vsaka ponuja soroden, vendar drugačen profil odpornosti proti koroziji, ki ga oblikujejo razlike v vsebnosti molibdena, volframa in bakra.

Primerjava treh najpogosteje navedenih razredov Hastelloy za to storitev:

Tabela 1. Primerjava običajnih vrst Hastelloy, določenih za storitev kondenzata dimnih plinov pri sežiganju odpadkov. Izbira stopnje mora biti vedno potrjena glede na specifično kemijo kondenzata, pričakovano na dani lokaciji obrata, kar je idealno podprto s testiranjem korozije ali dokumentiranimi izkušnjami na terenu pri primerljivi storitvi, ne pa samo s splošnimi referenčnimi navodili.

Vse tri zlitine imajo isto osnovno podlago iz niklja-kroma-molibdena, ki je odgovorna za odpornost tako na splošen napad kisline kot na lokalizirano korozijo, ki jo povzroča-klorid, vendar je bila vsaka razvita za razširitev ali ponovno uravnovešanje te odpornosti v določeni smeri - C-22 izboljšane oksidacijske-pogoje delovanja in C-2000 odpornost na žveplovo kislino, ki jo poganja baker, predstavljata ciljane metalurške odzive na posebne vrzeli, ugotovljene v izkušnjah na terenu z zlitinami prejšnje generacije, kot je C-276, kar odmeva enako vrsto izpopolnjevanja kompozicije, o kateri so razpravljali v drugih tehničnih vodnikih o razvoju kakovosti nerjavnega jekla.

Zakaj je standardno nerjavno jeklo na splošno neustrezno za kondenzat kislega dimnega plina?

Standardno avstenitno nerjavno jeklo in pogosto celo 6-odstotni molibden super{1}}avstenitni razredi so na splošno neustrezni za najresnejša kisla območja kondenzata dimnih plinov, ker kombinacija zelo nizkega pH, visoke koncentracije klorida in oksidativnih vrst v tem specifičnem kondenzatu presega praktične meje odpornosti proti koroziji, ki jih ponujajo ti razredi, zlasti glede luknjičaste, razpokane korozije in klora napetostno korozijsko razpokanje.

Kondenzat dimnih plinov v svoji najhujši obliki združuje več dejavnikov, ki-pospešujejo korozijo hkrati: koncentracijo klorida, ki lahko naraste precej nad običajne ravni procesne vode, ko izhlapevanje koncentrira kondenzat, pH, ki je dovolj nizek, da predstavlja pristen napad kisline, namesto preproste izpostavljenosti kloridu, in oksidativne produkte zgorevanja,-ki lahko potisnejo celo zlitine,-odporne na klorid, njihove praktične meje. Ta kombinacija je precej hujša od splošnih scenarijev kloridne luknjičaste in razpokane korozije, ki so obravnavani v drugih tehničnih vodnikih o PREN in mejnih vrednostih klora iz nerjavnega jekla, zato elektrarne za-pretvorbo-odpadkov v-energetsko napravo posegajo posebej po zlitinah Hastelloy na osnovi niklja-v najtežjih območjih, namesto da bi se zanašale na najvišje stopnje-PREN nerjavnega jekla, ki se dobro obnesejo v manj kisla, manj oksidacijska kloridna okolja, kot je morska voda.

Kako C-22 izboljša C-276 za pogoje oksidacije kislega klorida?

Hastelloy C-22 izboljšuje učinkovitost C-276 zlasti v oksidacijskih pogojih kislega klorida s ponovno uravnoteženo sestavo kroma, molibdena in volframa, kar mu daje boljšo odpornost na lokalizirano korozijo in splošne napade v prisotnosti oksidativnih vrst, kot jih ponuja C-276, zaradi česar je C-22 postal vse bolj priljubljen v številnih sodobnih sistemih pralnega sistema.

C-276 ostaja odlična, široko uporabna zlitina, vendar so izkušnje na terenu s kemično obdelavo in aplikacijami za čiščenje dimnih plinov pokazale, da bi njegova učinkovitost lahko postala bolj obrobna, zlasti kadar so pogoji kislega klorida tudi močno oksidacijski - kombinacija, ki je resnično možna v kondenzatu dimnih plinov pri sežigu glede na oksidativne produkte zgorevanja, ki so prisotni poleg kislih plinov. Razvoj C-22 se je posebej osredotočil na to vrzel, pri čemer je ponovno uravnotežil razmerje med kromom in molibdenom ter volframom v zlitini, da bi zanesljivo delovanje še razširil v oksidacijske pogoje, ne da bi žrtvoval odpornost proti redukcijskim kislinam, zaradi katere je C-276 sploh dragocen.

To ciljno usmerjeno izboljšanje je razlog, zakaj določajo številne sodobne zasnove sistemov mokrega pralnikaC22kot vsaj enako in v aplikacijah, ki so-nagnjene- k oksidacijam, imajo včasih prednost pred C-276, čeprav oba ostajata veljavna, aktivno določene izbire glede na specifično kemijo kondenzata, ki jo pričakuje določen obrat.

Kakšno vlogo ima dodatek bakra C-2000 pri odpornosti proti kondenzatu dimnih plinov?

Dodatek bakra v C-2000 posebej poveča odpornost proti žveplovi kislini in določenim mešanim kislinskim razmeram, zaradi česar je še posebej ustrezna izbira, kjer kondenzat dimnih plinov poleg pogosteje poudarjene vsebnosti klorida vsebuje pomembno komponento sulfata ali žveplove kisline.

Dodatki bakra imajo-uveljavljeno vlogo v metalurgiji nikljevih zlitin za izboljšanje odpornosti v okoljih, ki zmanjšujejo kislost, načelo, o katerem razpravljajo tudi drugi tehnični vodniki, ki obravnavajo vlogo bakra v razredih, kot je 904L. C-2000 uporablja to isto splošno načelo znotraj visoko-kroma,-molibdena Hastelloy okvirja, kar mu daje profil odpornosti proti koroziji, ki zajema tako oksidacijske kot redukcijske pogoje, hkrati pa ponuja posebno moč v kemiji-kisline,-ki je - pomembna pri sežiganju kondenzata dimnih plinov še posebej zato, ker lahko komponente odpadkov, ki vsebujejo žveplo-, proizvajajo pomembno vsebnost sulfata in žveplove kisline poleg pogosteje razpravljanega prispevka klorovodikove kisline. Kadar pričakovana kemijska analiza kondenzata določenega obrata kaže, da je pomembna vsebnost sulfata glavna skrb, je C-2000 razumna zlitina za ocenjevanje poleg C-276 in C-22, namesto da bi se izognili kateri koli od razprav, ki so bolj osredotočene na klorid.

Kje v sežigalnici so najpogosteje navedene zlitine Hastelloy?

Zlitine Hastelloy so najpogosteje določene v posodah za mokro čiščenje, komorah za dušenje, izločevalcih meglice in hladnih{0}}končnih površinah za prenos toplote - posebnih conah, kjer pride do trajnega neposrednega stika s koncentriranim kislim kondenzatom -, medtem ko so manj resne cone iste naprave pogosto zgrajene iz bolj ekonomičnih materialov.

Območje-za-pogledom tipičnega materialnega pristopa po poti dimnih plinov sežigalnice:

Tabela 2. Reprezentativno območje-po-conski resnosti korozije in pristopu materiala na poti dimnih plinov od-do-sežigalnice energije.

Ta vzorec selektivne specifikacije zrcali isto cono-temeljeno, voznik-specifično filozofijo izbire materiala, ki je obravnavana v drugih tehničnih vodnikih za strukture na morju in opremo za kemično obdelavo: namesto da bi zgradili celotno tovarno iz najbolj korozijsko-odpornega razpoložljivega materiala, inženirji koncentrirajo vrhunske nikljeve zlitine posebej na lokacijah, kjer dejansko prihaja do trajne, hude izpostavljenosti kislemu kondenzatu, z uporabo bolj ekonomičnih materialov ali zaščitne obloge drugje v istem sistemu.

Kako naj inženirji pristopijo k izbiri materiala v korozijskih conah sežigalnice?

Inženirji bi morali opredeliti pričakovano kemijo kondenzata - klorid, sulfat in pH - po conah, preslikati lokalno temperaturo kovine glede na kislo rosišče in izbrati med C-276, C-22 in C-2000 (ali kombinacijo med različnimi conami) na podlagi specifičnega oksidacijskega/redukcijskega značaja in vsebnosti sulfata v kondenzatu, ki se pričakuje na vsaki lokaciji.

Praktična izbira:

1. Opišite pričakovano kemijo dimnih plinov in kondenzata,vključno z razponi kloridov, sulfatov in pH, idealno temelji na dejanski ali reprezentativni sestavi toka odpadkov in ne na splošnih predpostavkah.

2. Preslikajte lokalno temperaturo kovine glede na kislo rosiščeza vsako cono določite, kje je verjetno, da pride do kondenzacije tudi zunaj namerno mokrih con, kot so pralniki in komore za dušenje.

3. Ocenite oksidacijsko/redukcijsko naravo pričakovanega kondenzatakot glavni dejavnik pri izbiri med C-276 in C-22, v skladu z načeli izbire materiala, ki jih poganja mehanizem, o katerih so razpravljali v drugih tehničnih vodnikih o okoljih z oksidacijo in zmanjšanjem korozije.

4. Upoštevajte C-2000 posebej, če je vsebnost sulfata ali žveplove kisline pomembna, dokumentirana komponentapričakovane kemije kondenzata, namesto da bi privzeto uporabili le primerjave stopnje-osredotočene na klorid.

5. Nanesite vrhunske zlitine selektivno po conah,rezerviranje razredov Hastelloy za lokacije s trajno, močno izpostavljenostjo kislemu kondenzatu, medtem ko drugje v istem obratu uporabljajo bolj ekonomične materiale ali zaščitne obloge.

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali se nerjavno jeklo duplex ali super duplex lahko uporablja kjer koli na poti kislih plinov v sežigalnici odpadkov?

Da, v manj strogih območjih, kjer je kemija kondenzata manj agresivna ali temperatura kovine zanesljivo ostaja nad kislim rosiščem, lahko kakovosti duplex in super duplex ponudijo bolj ekonomično alternativo zlitinam Hastelloy, vendar se na splošno ne štejejo za ustrezne za neposreden, trajen stik z najhujšim kondenzatom pralnika in komore za dušenje.

Ali sestava toka odpadkov pomembno vpliva na to, kateri razred Hastelloy je primeren?

Da -, ker se sestava trdnih komunalnih odpadkov razlikuje glede na regijo in s časom, se lahko pri obratih, ki sežigajo tokove odpadkov z neobičajno visoko vsebnostjo klorirane plastike, žveplo-vsebujočimi materiali ali so-sežiganjem industrijskih odpadkov, opazi bistveno drugačno kemijo kondenzata kot pri tipičnem toku komunalnih odpadkov, zato je priporočljiva kemijska karakterizacija-specifična za lokacijo, namesto da bi predpostavili izbiro ene zlitine se univerzalno uporablja za vse sežigalnice.

Ali se zlitine Hastelloy uporabljajo kot trdne konstrukcije plovil ali pogosteje kot obloge in obloge?

V praksi se uporabljata oba pristopa - trdna konstrukcija iz Hastelloyja je običajna za manjše komponente in kritične elemente, kot so eliminatorji meglice, medtem ko je oblaganje ali obloga bolj ekonomične strukturne podlage s plastjo iz Hastelloyja običajen stroškovno{1}}učinkovit pristop za večja plovila, pri čemer je izbira odvisna od velikosti plovila, premislekov o izdelavi in ​​ekonomičnosti projekta.

Ali se varjenje zlitin Hastelloy pri izdelavi sežigalnic razlikuje od varjenja v drugih industrijah?

Temeljna načela varjenja - ustrezna izbira dodajnega materiala, nadzor vnosa toplote in -čiščenje po-varu - so skladna z varilno prakso Hastelloy v različnih panogah, čeprav bi morala izdelava sežigalnic še vedno slediti kvalificiranemu varilnemu postopku, ki je specifičen za natančno zlitino in uporabo, namesto da bi predvidevali, da veljajo splošne smernice za varjenje nikljevih zlitin brez preverjanja.

Ali uporaba vrhunske zlitine Hastelloy odpravlja potrebo po rednem pregledu pralniških sistemov sežigalnic?

Nobena - niti zelo korozijsko{1}}odporna zlitina nima koristi od dokumentiranega inšpekcijskega programa, zlasti glede na resnično spremenljivost kemije dimnih plinov pri sežiganju v življenjski dobi obrata; pregled ostaja pomembno dopolnilo k izbiri materiala in ne korak, zaradi katerega je izbira vrhunske zlitine nepotrebna.