Nerezová ocel pro systémy odstraňování sírových sloučenin z kouřových plynů (FGD)

Mokré systémy odstraňování síry z kouřových plynů (FGD) patří mezi nejkorozivnější místa v elektrárně a výběr materiálu se řídí především obsahem chloridů, nízkým pH, kondenzujícími kyselinami a opotřebením, nikoli pouze teplotou. Správná nerezová ocel závisí na konkrétní zóně: u mírnějších míst postačí 316L, ale absorber, rozhraní mokrého a suchého prostředí a oblasti s vyšším koncentrováním chloridů často vyžadují 317L, duplexní ocel 2205 nebo superaustenitické a superduplexní třídy s 6 % molibdenu. Zvolíte-li příliš „chudou“ slitinu, rychle začne trpět bodovou a štěrbinovou korozi; správně zvolená třída však může sloužit desetiletí. Společnost Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. pomáhá provozovatelům přiřadit každou zónu k odpovídající slitině na základě podrobné analýzy prostředí.

Prostředí mokrého FGD
V mokrém vápencovém čističi se horký spalinový plyn setkává s kašovitou směsí, která absorbuje oxid siřičitý, a výsledkem je chemicky agresivní směs. Chloridy, které do systému přicházejí s uhlím a koncentrují se odpařováním a recirkulací, jsou hlavním faktorem způsobujícím bodovou a štěrbinovou korozi; jejich koncentrace v recirkulující kapalině může dosahovat tisíců nebo desítek tisíc částic na milion. Hodnota pH je nízká – často 4 až 6 v objemové kaši a ještě nižší v místní kondenzátu – a zbytkové sírové sloučeniny spolu s rozpuštěným kyslíkem zvyšují oxidační kyselost.
Fyzický útok se spojuje s chemickým útokem. Tuhé částice vápence a sádry poškozují povrchy, a suspenze proudící tryskami, tryskovými hlavami a recirkulačními potrubími ničí ochranné vrstvy. Nejhorší místa jsou rozhraní mezi mokrým a suchým prostředím, například vstupní část, kde se horký plyn poprvé setkává s kapalinou a vypařování způsobuje koncentraci chloridů a kyselin do agresivních vrstev, které dokážou vyvolat bodovou korozi i u dobře legovaných materiálů. Teplota se mění od vysoké na vstupu až po téměř okolní teplotu v výstupních potrubích, takže se režim koroze podél toku mění.

Proč standardní třídy selhávají
Odolnost austenitické nebo duplexní oceli vůči bodové korozi způsobené chloridy posuzujete pomocí čísla ekvivalentního odolnosti proti bodové korozi (PREN), které se přibližně vypočítá jako obsah chromu plus 3,3násobek obsahu molybdenu plus 16násobek obsahu dusíku. Vyšší hodnota PREN znamená, že ocel snáší vyšší koncentraci chloridů a nižší pH, než začne docházet k bodové korozi.

316L, s PRENem blízkým 25, zvládá pouze skromné hladiny chloridů a rychle se v koncentrovaném FGD likuoru rozpustí, takže zůstává v nejmírnějších zónách. 317L, s přidaným molybdenem, trochu rozšiřuje rozsah. Duplex 2205 přináší vyšší PREN a zhruba dvojnásobnou pevnost 316L, takže můžete použít tenčí, pevnější sekce v potrubí a absorbátorových vnitřních částech. Pokud chloridy dosahují desítek tisíc ppm a pH klesá, pouze 6Mo superustenitický nebo super duplex 2507 se spolehlivě brání útokům jamek a trhlin.

Materiální zóny v systému
Systém FGD je nejlépe čten jako řada prostředí. Vstupní a tlumící zóna, mokro-suché rozhraní s horkým plynem, kondenzační kyselinou a koncentrovanými chloridy, je nejtvrdší a obvykle vyžaduje 6Mo superustenitickou nebo obloženou konstrukci. Absorpční nádoba a její vnitřní části, rozprašovací hlavice a recyklační potrubí vidí koncentrovaný, abrazivní, chloridový hliník při střední teplotě, kde jsou běžné duplex 2205 nebo superaustenitické třídy. Recyklace kazet a potrubí, které jsou vystaveny erozi a korozi, mají prospěch z pevnosti duplex a PREN. V oblasti výstupního kanálu a odstraňovače mlhy, která je chladnější a často méně chloridová, ale mokrá a kyselá, může být podle místních podmínek použit 317L nebo duplex. Opětovně zahřáté nebo suché vedení dolů je mírnější a má štíhlší vlastnosti.
Jelikož se jednotlivé zóny liší, jedna slitina zřídka vyhovuje celému systému. Příliš vysoké specifikace všude vedou ke zbytečným nákladům; naopak nedostatečné specifikace u vstupu nebo absorberu zvyšují riziko poruchy. Důsledným přístupem k výběru je mapování koncentrace chloridů, pH, teploty a opotřebení pro každé místo.

Štěrbiny, svařování a výroba
I správná slitina selže předčasně, pokud jsou štěrbiny a svary opomíjeny. Těsnění, přírubové spoje, usazeniny a svařování s nedostatečným průnikem vytvářejí štěrbiny, ve kterých se chloridy koncentrují a začíná lokální korozní poškození (pitting) již při úrovni nižší, než by jinak vydržel objemový kov. Konstruujte tak, aby byl počet štěrbin minimalizován, upřednostňujte svařování s plným průnikem a zajistěte odvod, aby se tuhá usazenina nemohla hromadit.
Svařování musí chránit odolnost proti korozi. U duplexních tříd zajišťuje řízený tepelný příkon a správné svařovací materiály rovnováhu mezi feritickou a austenitickou fází a zabrání vzniku křehkých fází; u superaustenitických tříd kompenzují přebytkově legované niklové přídavné materiály segregaci molybdenu ve sváru. Zbarvení způsobené teplem je nutné odstranit a povrch znovu pasivovat, protože oblasti sváru s nedostatkem chromu jsou právě tam, kam se po prvním kontaktu dostane kapalná směs z odstraňovače kysličníku siřičitého (FGD). Pozitivní identifikace materiálu u dodávaných trubek a tvarovek předchází drahé chybě, kdy by do prostředí s vysokým obsahem chloridů byla nesprávně instalována materiálová třída s nižším obsahem legujících prvků.

Proč jsou modernizace často nutné
Mnoho systémů FGD bylo původně postaveno s obklady nebo s tenčími nerezovými oceli, později však bylo nutné je modernizovat kvůli rostoucímu obsahu chloridů v palivu, zvyšující se kondenzaci způsobené cyklickým zatěžováním nebo po poškození obkladu, které odhalilo podkladový materiál. Uhlí s vyšším obsahem chloridů, recyklace vody, při níž se soli koncentrují, a přísnější emisní limity, které vyžadují mokré technologické stupně, všechny tyto faktory vedou k prostředí, ve kterém jsou žádány slitiny s vyšším hodnotami PREN. Modernizace na duplexní nebo superaustenitické třídy umožňuje snížit tloušťku stěn díky vyšší pevnosti, snižuje počet výpadků pro údržbu a prodlužuje životnost zařízení, což často ospravedlňuje vyšší náklady na slitiny vzhledem k zbývající provozní době elektrárny.

Praktická příručka
Vyberte materiály pro zóny odstraňování kouřových plynů (FGD) zóna po zóně na základě hladiny chloridů, pH, teploty a opotřebení, přičemž jako orientační kritérium použijte hodnotu PREN: nerezovou ocel 316L lze použít pouze v mírných oblastech, 317L a duplexní ocel 2205 v oblastech s mírným až vysokým obsahem chloridů a superaustenitickou ocel 6Mo nebo superduplexní ocel 2507 na vstupu, v absorberu a v koncentrovaném roztoku. Minimalizujte štěrbiny, používejte správné plnivové materiály a odstraňte tepelné zabarvení povrchu. Společnost Wenqiang dodává potrubí, trubky a armatury z nerezové oceli 316L, 317L, duplexní oceli 2205 a superduplexní oceli 2507/S32750 s ověřením materiálu (PMI), chemickými, mechanickými a korozními zkouškami, aby provozovatelé mohli každou zónu čističky přesně přiřadit k ověřenému a správně certifikovanému slitinovému materiálu.

Nejčastější dotazy
Otázka: Proč je nerezová ocel 316L často nevhodná pro FGD čističky?
Odpověď: Nerezová ocel 316L má hodnotu PREN kolem 25 a odolává pouze mírným hladinám chloridů. V roztoku FGD se chloridy koncentrují na tisíce či desetitisíce ppm při nízkém pH, takže 316L rychle podléhá bodové korozi a korozi v štěrbinách – s výjimkou nejmírnějších zón.
Otázka: Jak vybíráte nerezovou ocel pro jednotlivé zóny FGD?
A: Naměřte koncentraci chloridů, pH, teplotu a opotřebení pro každé místo a poté přiřaďte PREN: 316L pro mírné zóny, 317L a duplex 2205 pro středně až vysoce chloridové prostředí a 6Mo superaustenitickou nebo super duplex 2507 pro agresivní vstup, absorber a koncentrovaný roztok.

Pro nerezové potrubí, trubky a armatury třídy FGD z materiálů 316L, 317L, 2205 a 2507 s kompletní PMI a korozními zkouškami kontaktujte společnost Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. na čísle +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/