Hastelloy legure u spaljivanju otpada: otpornost na koroziju na kisele kondenzate dimnih gasova

Spaljivanjem čvrstog komunalnog otpada proizvodi se više od topline i pepela - on proizvodi dimni plin obogaćen hlorovodoničnom kiselinom, sumpornim oksidima i drugim kiselinama-koji formiraju jedinjenja koja, kada se kondenzuju, stvaraju jedno od najkorozivnijih tečnih okruženja s kojima se svaka industrijska oprema rutinski suočava. Standardni nehrđajući čelik, au mnogim slučajevima čak i 6% molibdena super-austenit, nisu pouzdano adekvatni u ovoj specifičnoj hemiji kondenzata, zbog čegaHastelloy C276, C-22 i C-2000 su postali standardni materijali u sistemima za prečišćavanje otpadnih voda i sistemima za gašenje. Ovaj vodič objašnjava zašto je kondenzat dimnih plinova tako agresivan, gdje se u postrojenju za spaljivanje formira i kako je porodica legura Hastelloy specificirana da ga preživi.

Zašto dimni gas iz spaljivanja otpada stvara tako agresivno okruženje korozije?

Dimni plin od spaljivanja otpada je agresivan jer sagorijevanje miješanog čvrstog komunalnog otpada - koji obično sadrži PVC plastiku, otpad od hrane i druge materijale koji sadrže klor- i sumpor-- oslobađa hlorovodoničnu kiselinu, sumporove okside i druge kiseline-koji se pretvaraju u ekstremno niske{5} gasove koji se pretvaraju{5} u koroziju} tečnost sa visokim-hloridom.

Čvrsti komunalni otpad je vrlo promjenjivo gorivo, a ta varijabilnost je upravo ono što čini njegovu hemiju dimnih plinova tako zahtjevnom: PVC i druga klorirana plastika oslobađaju plin klorovodik (HCl) tokom sagorijevanja, materijali koji sadrže sumpor-oslobađaju sumporove okside koji mogu formirati sumpornu i sumpornu kiselinu i tešku metalnu kiselinu i kondenzat koji se dodaje u struju teških metala. dalju složenost rezultirajućeg gasa i eventualne hemije kondenzata.

Za razliku od dobro-kontrolisanog hemijskog procesa sa poznatom, konzistentnom sirovinom, sastav dimnih gasova u postrojenju za spaljivanje se menja sa sastavom otpada koji se spaljuje u datom danu, što znači da sistem zaštite od korozije mora biti projektovan za realno tešku kombinaciju uslova, a ne za jednu, precizno okarakterisanu hemijsku - filozofiju koja favorizuje dizajn koji daje prednost dizajnu visoko-materijal sa visokom maržom u odnosu na one usko optimizovane.

Šta je korozija kisele tačke rose i gde se javlja u sistemu spaljivanja?

Korozija kisele tačke rosišta nastaje kada se dimni gas ohladi na određenu temperaturu na kojoj se njegove pare koje formiraju kiseline-kondenziraju u kapljice tekućine direktno na površinama opreme, a najteža je na hladnim-površinama za prijenos topline, komorama za gašenje i mokrim sistemima za pročišćavanje gdje se ova kondenzacija može ili se ne može izbjeći kao dio procesa regulacije zagađenja.

Dimni plin nosi jedinjenja koja formiraju kiselinu-u obliku pare na visokoj temperaturi, a kako se plin hladi - bilo putem opreme za povrat topline ili namjernog procesa gašenja i pročišćavanja -, ova jedinjenja postižu temperaturu na kojoj se kondenziraju kao koncentrirana kisela tekućina direktno na najbližoj hladnoj površini. Ova kisela tačka rose nije jedna fiksna temperatura; ovisi o specifičnoj mješavini kiselih plinova i prisutnog sadržaja vlage, ali osnovni mehanizam je dosljedan: svaka metalna površina koja padne ispod ovog praga postaje mjesto kondenzacije za ono što može biti ekstremno nizak-pH, visok-klorid i često lokalno koncentrirana korozivna tekućina.

Upravo je to razlog zašto su hladne{0}}površine ekonomajzera i predgrijača zraka, komore za gašenje i posude za mokro čišćenje - koje su sve posebno dizajnirane za hlađenje dimnih plinova i, u prečivačima, da ga namjerno dovode u kontakt s tekućinom za uklanjanje kiselog plina -, zone u kojima je ovaj korozioni mehanizam najviše otežava odabir materijala.

Koje se legure Hastelloy najčešće koriste u uslugama spaljivanja otpada i po čemu se razlikuju?

Hastelloy C-276, C-22 i C-2000 su legure nikl-hrom-molibdena koje se najčešće koriste za kiseli kondenzat dimnih gasova, a svaka nudi srodan, ali poseban profil otpornosti na koroziju oblikovan razlikama u molibdenu, sadržaju bakra i volframa.

Poređenje tri najčešće specificirane Hastelloy klase za ovu uslugu:

Tabela 1. Poređenje uobičajenih klasa Hastelloy specificiranih za uslugu kondenzata dimnih plinova za spaljivanje otpada. Odabir stepena treba uvijek biti potvrđen u odnosu na specifičnu hemiju kondenzata koja se očekuje na datoj lokaciji postrojenja, u idealnom slučaju potkrijepljenu ispitivanjem korozije ili dokumentiranim iskustvom na terenu u uporedivim uslugama, a ne samo općim referentnim smjernicama.

Sve tri legure dijele istu osnovnu osnovu nikla-kroma-molibdena odgovornu za otpornost na opći napad kiselinama i lokaliziranu koroziju izazvanu kloridima{2}}, ali svaka je razvijena da proširi ili uravnoteži tu otpornost u određenom smjeru - C-22{7}poboljšane performanse oksidacije} i C{0}8{0} Otpornost na sumpornu kiselinu koju pokreće bakar predstavlja ciljane metalurške odgovore na specifične praznine identificirane u terenskom iskustvu sa legurama ranije generacije kao što je C-276, odražavajući istu vrstu prefinjenosti kompozicije o kojoj se raspravlja u drugim tehničkim vodičima o evoluciji kvaliteta nehrđajućeg čelika.

Zašto je standardni nerđajući čelik generalno neadekvatan za kiseli kondenzat dimnih gasova?

Standardni austenitni nehrđajući čelik, a često čak i 6% molibdena super-austenit, općenito su neadekvatni za najteže kisele zone kondenzata dimnih plinova jer kombinacija vrlo niskog pH, visoke koncentracije klorida i oksidirajućih vrsta u ovom specifičnom kondenzatu, premašuje praktičan stepen otpornosti na koroziju, a posebno ograničava otpornost na koroziju, posebno pi. hloridno naprezanje korozivno pucanje.

Kondenzat dimnih plinova u svom najtežem stanju kombinuje nekoliko faktora koji ubrzavaju koroziju-istovremeno: koncentracija klorida koja može porasti znatno iznad tipičnih nivoa procesne vode jer isparavanje koncentrira kondenzat, pH dovoljno nizak da predstavlja pravi napad kiseline, a ne jednostavno izlaganje kloridima, i oksidacijsko sagorijevanje prema-odpornom na njihov hloridni proizvod- praktične granice. Ova kombinacija je znatno stroža od općeg scenarija kloridne rupe i korozije u pukotinama o kojima se raspravlja u drugim tehničkim vodičima o PREN-u i granicama hlorida od nehrđajućeg čelika, zbog čega-za{5}}energetska postrojenja posebno posežu za legurama Hastelloy na bazi nikla u najtežim zonama bez re{RENP stabiliteta, a ne u zonama s najtežim re{RENP stabilnošću} dobro u manje kiselim, manje oksidirajućim hloridnim sredinama kao što je morska voda.

Kako C-22 poboljšava C-276 za stanja oksidirajućih kiselih hlorida?

Hastelloy C-22 poboljšava performanse C-276 posebno u uslovima oksidacije kiselih hlorida kroz rebalans hroma, molibdena i volframa, dajući mu bolju otpornost na lokalizovanu koroziju i opšte napade u prisustvu oksidirajućih vrsta nego što nudi C-276, zbog čega je C-22 postao sve preferiraniji u modernom dizajnu sistema.

C-276 ostaje odlična legura širokog spektra sposobnosti, ali iskustvo na terenu u primjeni hemijske obrade i čišćenja dimnih plinova pokazalo je da bi njegove performanse mogle postati marginalnije posebno kada su kiseli hloridni uslovi također snažno oksidirali - kombinacija koja je zaista moguća u sabirnici kondenzata dimnih plinova u spaljivanju} s obzirom na oksidaciju proizvoda{5} uz prisustvo gasa. Razvoj C-22 je posebno ciljao na ovaj jaz, rebalansirajući omjer legure hrom i molibden-volfram kako bi se produžile pouzdane performanse dalje u oksidirajuće uslove bez žrtvovanja otpornosti na redukujuće kiseline koja je C-276 uopće učinila vrijednim.

Ovo ciljano poboljšanje je razlog zašto su mnogi moderni dizajni sistema za mokro čišćenje specificiraliC22kao barem jednak C-276 i u oksidirajućim-stanjima-primjenama koje se ponekad preferiraju u odnosu na C-276, iako obje ostaju važeće, aktivno specificirani izbori u zavisnosti od specifične hemije kondenzata koju dato postrojenje očekuje.

Kakvu ulogu C-2000 ima dodatak bakra u otpornosti na kondenzat dimnih gasova?

Dodatak bakra iz C-2000 posebno povećava otpornost na sumpornu kiselinu i određene uslove miješane kiseline, što ga čini posebno relevantnim izborom gdje kondenzat dimnih plinova sadrži značajnu komponentu sulfata ili sumporne kiseline uz češće naglašen sadržaj klorida.

Dodatci bakra imaju dobro-ustanovljenu ulogu u metalurgiji legure nikla za poboljšanje otpornosti u smanjenju kiselih sredina, princip koji se također razmatra u drugim tehničkim vodičima koji pokrivaju ulogu bakra u klasama kao što je 904L. C-2000 primjenjuje ovaj isti opći princip unutar okvira Hastelloy s visokim sadržajem-hroma, visokim-molibdenom, dajući mu profil otpornosti na koroziju koji obuhvata i oksidacijske i redukcijske uslove, dok nudi posebnu snagu u sumpornoj-kiselini-kod -kiseline{8}}utjecajem {9}hemijskih uticaja plinova u relevantnoj hemiji posebno zato što otpadne komponente koje sadrže sumpor-mogu proizvesti značajan sadržaj sulfata i sumporne kiseline uz doprinos hlorovodonične kiseline o kojem se češće raspravlja. Tamo gdje očekivana hemijska analiza kondenzata u određenom postrojenju pokazuje da je značajan sadržaj sulfata glavni problem, C-2000 je razumna legura za procjenu uz C-276 i C-22, a ne zaobilaziti bilo koju od diskusija koje su više fokusirane na hlorid.

Gdje se u postrojenju za spaljivanje Hastelloy legure najčešće navode?

Hastelloy legure se najčešće navode u posudama za mokro čišćenje, komorama za gašenje, eliminatorima magle i hladnim-površinama za prijenos topline - specifičnim zonama gdje se javlja stalni direktni kontakt sa koncentriranim kiselim kondenzatom -, dok se manje teške zone često grade od ekonomičnijih materijala.

Prikaz-po{1}}zonski prikaz tipičnog pristupa materijala preko puta dimnih gasova u postrojenju za spaljivanje:

Tabela 2. Reprezentativna zona-prema-zoni ozbiljnosti korozije i pristupu materijala preko puta dimnih gasova od-do-postrojenja za spaljivanje energije.

Ovaj obrazac selektivne specifikacije odražava istu filozofiju odabira materijala-zasnovanu na pokretaču-specifičnu za vozače o kojoj se raspravlja u drugim tehničkim vodičima o offshore strukturama i opremi za hemijsku obradu: umjesto da grade čitavo postrojenje od najotpornijeg materijala-dostupnog materijala, inženjeri zapravo koncentrišu premium legure nikla posebno na lokacijama gdje se koncentrišu više kiselina, gdje se nalaze ekspozicije ekonomični materijali ili zaštitne obloge na drugim mjestima u istom sistemu.

Kako bi inženjeri trebali pristupiti odabiru materijala u zonama korozije postrojenja za spaljivanje?

Inženjeri bi trebali okarakterizirati očekivanu hemiju kondenzata - klorida, sulfata i pH - po zoni, mapirati lokalnu temperaturu metala u odnosu na kiselu tačku rose i odabrati između C-276, C-22 i C-2000 (ili kombinacije u različitim zonama) na osnovu specifičnog karaktera oksidacije/redukcije i sadržaja kondenzovanog sulfata koji se očekuje na svakoj lokaciji.

Praktičan pristup odabiru:

1. Karakterizirajte očekivanu hemiju dimnih plinova i kondenzata,uključujući opsege hlorida, sulfata i pH, idealno zasnovano na stvarnom ili reprezentativnom sastavu toka otpada, a ne na generičkim pretpostavkama.

2. Mapirajte lokalnu temperaturu metala u odnosu na kiselu tačku roseza svaku zonu, identifikujući gdje će vjerovatno doći do kondenzacije čak i izvan namjerno vlažnih zona kao što su scruberi i komore za gašenje.

3. Procijenite oksidacijski/redukcioni karakter očekivanog kondenzatakao primarni faktor u odabiru između C-276 i C-22, u skladu sa principima odabira materijala vođenim mehanizmom o kojima se raspravlja u drugim tehničkim vodičima o oksidirajućim i smanjenim korozivnim sredinama.

4. Razmotrite C-2000 posebno tamo gdje je sadržaj sulfata ili sumporne kiseline značajna, dokumentirana komponentaočekivane hemije kondenzata, umjesto da zadane samo poređenja kvaliteta{0}}fokusiranih na kloridima.

5. Nanesite premium legure selektivno po zonama,rezervišući Hastelloy razrede za lokacije sa dugotrajnom, ozbiljnom izloženošću kondenzatu kiseline uz korišćenje ekonomičnijih materijala ili zaštitnih obloga na drugim mestima u istoj fabrici.

Često postavljana pitanja

Može li se duplex ili super duplex nehrđajući čelik koristiti bilo gdje na putu kiselog plina postrojenja za spaljivanje otpada?

Da, u manje teškim zonama gdje je kemija kondenzata manje agresivna ili temperatura metala pouzdano ostaje iznad kisele točke rosišta, dupleks i super duplex razredi mogu ponuditi ekonomičniju alternativu Hastelloy legurama, ali se općenito ne smatraju adekvatnima za direktan, trajni kontakt s najstrožim skruberom i komorom za gašenje.

Da li sastav toka otpada značajno utiče na to koja je klasa Hastelloy prikladna?

Da - budući da se sastav čvrstog komunalnog otpada razlikuje u zavisnosti od regiona i tokom vremena, postrojenja koja spaljuju tokove otpada sa neuobičajeno visokim sadržajem hlorirane plastike, materijale koji sadrže sumpor-, ili ko-zapaljivanje industrijskog otpada mogu imati značajno drugačiju hemiju kondenzata od tipičnog toka komunalnog otpada, zbog čega se preporuča lokacija- hemije samo jednog karaktera nego specifičnosti lokacije. izbor se primjenjuje univerzalno u svim postrojenjima za spaljivanje.

Da li se legure Hastelloy koriste kao čvrste konstrukcije posuda, ili češće kao obloge i obloge?

Oba pristupa se koriste u praksi - čvrsta Hastelloy konstrukcija je uobičajena za manje komponente i kritične predmete kao što su eliminatori magle, dok je oblaganje ili oblaganje ekonomičnije strukturalne podloge sa Hastelloy slojem uobičajen troškovno{1}}isplativ pristup za veće posude, s izborom u zavisnosti od veličine plovila, ekonomskih razmatranja izrade i projekta.

Da li se zavarivanje Hastelloy legura u proizvodnji postrojenja za spaljivanje razlikuje od zavarivanja u drugim industrijama?

Osnovni principi zavarivanja - odabir odgovarajućeg dodatnog metala, kontrola unosa topline i naknadno-čišćenje zavarivanja - su u skladu s Hastelloy praksom zavarivanja u svim industrijama, iako proizvodnja postrojenja za spaljivanje treba i dalje slijediti kvalifikovanu proceduru zavarivanja specifičnu za tačnu leguru i primjenu, a ne pretpostavljati opću provjeru zavarivanja nikla bez sve aplikacije zavarivanja.

Da li korištenje premium legure Hastelloy eliminira potrebu za redovnim pregledom u sistemima za čišćenje postrojenja za spaljivanje?

Nijedna - čak ni vrlo otporna na koroziju-legura nema koristi od dokumentovanog programa inspekcije, posebno imajući u vidu stvarnu varijabilnost u hemiji dimnih gasova pri spaljivanju tokom radnog veka postrojenja; inspekcija ostaje važna dopuna odabiru materijala, a ne korak koji odabir premium legure čini nepotrebnim.