Atık Yakmada Hastelloy Alaşımları: Asidik Baca Gazı Kondensatlarına Karşı Korozyon Direnci

Belediye katı atıklarının yakılması, ısı ve külden daha fazlasını üretir -; hidroklorik asit, sülfür oksitler ve diğer asit-oluşturucu bileşiklerle bağlanmış bir baca gazı üretir ve bu, yoğunlaştığında herhangi bir endüstriyel ekipmanın rutin olarak karşılaştığı en aşındırıcı sıvı ortamlardan birini oluşturur. Standart paslanmaz çelik ve çoğu durumda %6 molibden süper-östenitik kaliteleri bile bu spesifik kondens kimyası için güvenilir bir şekilde yeterli değildir; bu nedenleHastelloy C276, C-22 ve C-2000, atıktan enerjiye dönüştürme tesisi temizleme ve söndürme sistemlerinde standart malzemeler haline geldi. Bu kılavuz, baca gazı yoğunlaşmasının neden bu kadar agresif olduğunu, bir yakma tesisinin neresinde oluştuğunu ve Hastelloy alaşım ailesinin buna dayanacak şekilde nasıl belirlendiğini açıklamaktadır.

Atık Yakma Baca Gazı Neden Bu Kadar Agresif Bir Korozyon Ortamı Yaratıyor?

Atık yakma baca gazı agresiftir çünkü genellikle PVC plastikler, yiyecek atıkları ve diğer klor- ve kükürt- içeren malzemeleri - içeren karışık belediye katı atıklarının yakılması, hidroklorik asit, sülfür oksitler ve diğer asit-oluşturan gazlar açığa çıkararak düşük-pH'lı, yüksek-klorür sıvısına dönüştüklerinde son derece aşındırıcı hale gelir.

Belediye katı atığı son derece değişken bir yakıttır ve baca gazı kimyasını bu kadar zorlu kılan da tam olarak bu değişkenliktir: PVC ve diğer klorlu plastikler yanma sırasında hidrojen klorür (HCl) gazı açığa çıkarır, kükürt- içeren malzemeler yoğunlaşma sırasında sülfürik ve sülfürik asit oluşturabilen kükürt oksitleri serbest bırakır ve atık akışındaki iz halojenler ve ağır metaller, ortaya çıkan gaza ve nihai yoğunlaşma kimyasına daha fazla karmaşıklık katar.

Bilinen, tutarlı bir hammadde ile iyi-kontrol edilen bir kimyasal prosesten farklı olarak, bir yakma tesisinin baca gazı bileşimi, belirli bir günde yakılan atığın bileşimine göre değişir; bu, korozyondan koruma sisteminin, tek ve tam olarak karakterize edilmiş bir kimya yerine gerçekçi derecede şiddetli koşulların bir kombinasyonu için tasarlanması gerektiği anlamına gelir - dar bir şekilde optimize edilmiş olanlara kıyasla geniş kapasiteye sahip, yüksek-marjlı malzemeleri tercih eden bir tasarım felsefesi.

Asit Çiy Noktası Korozyonu Nedir ve Yakma Sisteminde Nerede Oluşur?

Asit çiy noktası korozyonu, baca gazının, asit{0}}oluşturan buharlarının doğrudan ekipman yüzeyleri üzerinde sıvı damlacıkları halinde yoğunlaştığı belirli bir sıcaklığa soğuduğunda meydana gelir ve bu yoğunlaşmanın kaçınılmaz olduğu veya kirlilik kontrol sürecinin bir parçası olarak kasıtlı olarak oluşturulduğu soğuk uç ısı transfer yüzeylerinde, söndürme odalarında ve ıslak temizleme sistemlerinde en şiddetli olur.

Baca gazı, yüksek sıcaklıkta asit-buhar formundaki bileşikleri taşır ve gaz, ısı geri kazanım ekipmanı veya kasıtlı bir söndürme ve temizleme işlemi yoluyla soğudukça - bu bileşikler, doğrudan en yakın soğuk yüzey üzerinde konsantre asidik sıvı olarak yoğunlaşacakları bir sıcaklığa ulaşır -. Bu asit çiğlenme noktası tek bir sabit sıcaklık değildir; mevcut asit gazları ve nem içeriğinin spesifik karışımına bağlıdır, ancak altta yatan mekanizma tutarlıdır: Bu eşiğin altına düşen herhangi bir metal yüzey, son derece düşük-pH, yüksek-klorür ve çoğunlukla yerel olarak konsantre aşındırıcı sıvı olabilen bir yoğunlaşma alanı haline gelir.

Tam da bu nedenle, soğuk-son ekonomizör ve hava ön ısıtıcı yüzeyleri, söndürme odaları ve ıslak gaz temizleme kapları -, özellikle baca gazını soğutmak ve temizleyicilerde asit gazını uzaklaştırmak için sıvıyla kasıtlı olarak temas ettirmek üzere tasarlanmıştır -, bu korozyon mekanizmasının en şiddetli olduğu ve malzeme seçimi açısından en önemli olduğu bölgelerdir.

Atık Yakma Hizmetinde Hangi Hastelloy Alaşımları Yaygın Olarak Kullanılır ve Nasıl Farklılaşır?

Hastelloy C-276, C{-22 ve C-2000, asidik baca gazı yoğuşma hizmeti için en yaygın olarak belirtilen nikel-krom-molibden alaşımlarıdır; her biri molibden, tungsten ve bakır içeriğindeki farklılıklarla şekillenen ilgili ancak farklı bir korozyon direnci profili sunar.

Bu hizmet için en sık belirtilen üç Hastelloy sınıfının karşılaştırması:

Tablo 1. Atık yakma baca gazı yoğuşma hizmeti için belirtilen ortak Hastelloy kalitelerinin karşılaştırılması. Kalite seçimi her zaman belirli bir tesis konumunda beklenen spesifik kondens kimyasına göre doğrulanmalı, ideal olarak tek başına genel referans kılavuzu yerine korozyon testi veya karşılaştırılabilir hizmette belgelenmiş saha deneyimi ile desteklenmelidir.

Üç alaşımın tümü, hem genel asit saldırısına hem de klorür-kaynaklı lokal korozyona dirençten sorumlu olan aynı temel nikel-krom-molibden temelini paylaşır, ancak her biri bu direnci belirli bir yönde genişletmek veya yeniden dengelemek için geliştirildi - C-22'nin iyileştirilmiş oksitleme-koşul performansı ve C-2000'in bakır kaynaklı sülfürik asit direncinin her ikisi de hedeflenen metalurjiyi temsil eder C-276 gibi daha önceki nesil alaşımlarla saha deneyiminde belirlenen belirli boşluklara verilen yanıtlar, paslanmaz çelik kalitesinin gelişimi hakkındaki diğer teknik kılavuzlarda tartışılan aynı türden bileşimsel iyileştirmeyi yansıtıyor.

Standart Paslanmaz Çelik Asidik Baca Gazı Kondensatı İçin Neden Genellikle Yetersizdir?

Standart östenitik paslanmaz çelik ve hatta çoğu zaman %6 molibden süper-östenitik kaliteleri, en şiddetli asidik baca gazı yoğunlaşma bölgeleri için genellikle yetersizdir çünkü bu spesifik yoğunlaşmadaki çok düşük pH, yüksek klorür konsantrasyonu ve oksitleyici türlerin kombinasyonu, özellikle çukurlaşma, çatlak korozyonu ve klorür stresli korozyon çatlaması açısından bu kalitelerin sunduğu pratik korozyon direnci sınırlarını aşmaktadır.

Baca gazı yoğuşması en şiddetli haliyle korozyonu hızlandıran birkaç faktörü aynı anda birleştirir: buharlaşma yoğuşmayı yoğunlaştırdıkça tipik proses suyu seviyelerinin oldukça üzerine çıkabilen klorür konsantrasyonu, basit klorüre maruz kalma yerine gerçek asit saldırısını temsil edecek kadar düşük pH ve klorüre dirençli alaşımları bile pratik sınırlarına doğru itebilecek-yan ürünleri oksitleyen yanma. Bu kombinasyon, PREN ve paslanmaz çelik klorür limitleriyle ilgili diğer teknik kılavuzlarda tartışılan genel klorür çukurlaşması ve çatlak korozyonu senaryolarından çok daha şiddetlidir; bu nedenle, enerji tesislerindeki atıklar, deniz suyu gibi daha az asitli, daha az oksitleyici klorür ortamlarında iyi performans gösteren en yüksek-PREN paslanmaz çelik kalitelerine güvenmek yerine, en zorlu bölgelerde özellikle nikel-bazlı Hastelloy alaşımlarına ulaşır.

Oksitleyici Asidik Klorür Koşullarında C-22, C-276'ya Göre Nasıl İyileşir?

Hastelloy C-22, yeniden dengelenmiş bir krom, molibden ve tungsten bileşimi yoluyla C-276'nın özellikle asidik klorür koşullarını oksitlemedeki performansını geliştirerek, lokal korozyona ve oksitleyici türlerin varlığında genel saldırıya karşı C-276'nın sunduğundan daha iyi direnç sağlar; bu nedenle C-22, birçok modern temizleme sistemi tasarımında giderek daha fazla tercih edilir hale gelmiştir.

C-276 mükemmel, geniş çapta yetenekli bir alaşım olmaya devam ediyor, ancak kimyasal işleme ve baca gazı temizleme uygulamalarındaki saha deneyimi, özellikle asidik klorür koşullarının da kuvvetli oksitleyici olduğu durumlarda performansının daha marjinal hale gelebileceğini belirledi - asit gazlarının yanında mevcut oksitleyici yanma yan ürünleri göz önüne alındığında, yakma baca gazı yoğunlaşmasında gerçekten mümkün olan bir kombinasyon. C-22'nin gelişimi, özellikle C-276'yı değerli kılan indirgeyici asit direncinden ödün vermeden, güvenilir performansı oksitleyici koşullara daha da genişletmek için alaşımın krom ve molibden-tungsten oranını yeniden dengeleyerek bu boşluğu hedef aldı.

Bu hedeflenen iyileştirme, birçok modern ıslak gaz temizleme sistemi tasarımının,C22En azından C-276'ya eşit ve oksitleyici-duruma- eğilimli uygulamalarda bazen C-276'ya tercih edilir; her ikisi de geçerli kalsa da, belirli bir tesisin beklediği belirli yoğunlaşma kimyasına bağlı olarak aktif olarak belirlenmiş seçenekler.

Baca Gazı Yoğuşma Direncinde C-2000'in Bakır İlavesinin Rolü Nedir?

C-2000'in bakır ilavesi, özellikle sülfürik asit ve belirli karışık asit koşullarına karşı direnci arttırır; bu da, baca gazı yoğuşmasının daha yaygın olarak vurgulanan klorür içeriğinin yanı sıra önemli bir sülfat veya sülfürik asit bileşeni taşıdığı durumlarda onu özellikle uygun bir seçim haline getirir.

Bakır ilavelerinin,-azaltılmış asit ortamlarında direnci artırmak için nikel alaşımı metalurjisinde köklü bir rolü vardır; bu ilke, bakırın 904L gibi kalitelerdeki rolünü kapsayan diğer teknik kılavuzlarda da tartışılmıştır. C-2000 aynı genel prensibi yüksek-krom, yüksek-molibden Hastelloy çerçevesinde uygular ve hem oksitleyici hem de indirgeyici koşulları kapsayan bir korozyon direnci profili verirken, özellikle sülfür-asit-etkili kimyada - özellikle kükürt-içeren atık bileşenlerin anlamlı sonuçlar üretebilmesi nedeniyle yakma baca gazı yoğunlaşmasıyla alakalı özel bir güç sunar daha sık tartışılan hidroklorik asit katkısının yanı sıra sülfat ve sülfürik asit içeriği. Belirli bir tesisin beklenen yoğunlaşma kimyası analizinin, önemli sülfat içeriğinin önemli bir sorun olduğunu gösterdiği durumlarda, C-2000, yalnızca klorür odaklı tartışmalardan herhangi birine varsayılan olarak başvurmak yerine, C-276 ve C-22 ile birlikte değerlendirilmesi makul bir alaşımdır.

Hastelloy Alaşımları Bir Yakma Tesisinin Neresinde En Yaygın Olarak Belirtilir?

Hastelloy alaşımları en yaygın olarak ıslak yıkama kaplarında, söndürme odalarında, buğu gidericilerde ve soğuk-uç ısı transfer yüzeylerinde - konsantre asidik yoğuşmayla sürekli doğrudan temasın meydana geldiği belirli bölgelerde - belirtilirken, aynı tesisin daha az şiddetli bölgeleri genellikle daha ekonomik malzemelerden inşa edilir.

Bir yakma tesisinin baca gazı yolu boyunca tipik malzeme yaklaşımının-bölge-bölge görünümü:

Tablo 2. Atık-enerjiye-yakma tesisinin baca gazı yolu boyunca-bölgeye-göre temsili bölge korozyon şiddeti ve malzeme yaklaşımı.

Bu seçici spesifikasyon modeli, açık deniz yapıları ve kimyasal işleme ekipmanlarıyla ilgili diğer teknik kılavuzlarda tartışılan aynı bölgeye dayalı, sürücüye-özel malzeme seçim felsefesini yansıtır: mühendisler, tüm bir tesisi korozyona-en dirençli mevcut malzemeden inşa etmek yerine, aynı sistemin başka bir yerinde daha ekonomik malzemeler veya koruyucu kaplamalar kullanarak, özellikle sürekli, şiddetli asit yoğuşmasına maruz kalmanın gerçekte meydana geldiği konumlarda birinci sınıf nikel alaşımlarını yoğunlaştırır.

Mühendisler Bir Yakma Tesisinin Korozyon Bölgelerinde Malzeme Seçimine Nasıl Yaklaşmalıdır?

Mühendisler, beklenen yoğunlaşma kimyasını - klorür, sülfat ve pH'ı - bölgelere göre karakterize etmeli, asit çiğlenme noktasına göre yerel metal sıcaklığını haritalandırmalı ve her konumda beklenen yoğunlaşmanın spesifik oksitleyici/indirgeyici karakterine ve sülfat içeriğine dayalı olarak C-276, C-22 ve C-2000 (veya farklı bölgelerdeki bir kombinasyon) arasından seçim yapmalıdır.

Pratik bir seçim yaklaşımı:

1. Beklenen baca gazı ve kondens kimyasının karakterizasyonu,Klorür, sülfat ve pH aralıkları dahil olmak üzere genel varsayımlardan ziyade ideal olarak gerçek veya temsili atık akışı bileşimine dayalıdır.

2. Yerel metal sıcaklığını asit çiğlenme noktasına göre haritalandırınHer bölge için, yıkayıcılar ve söndürme odaları gibi kasıtlı olarak ıslatılan bölgelerin dışında bile yoğuşmanın nerede meydana gelebileceğinin belirlenmesi.

3. Beklenen yoğuşmanın oksitleyici/indirgeyici karakterini değerlendirinC-276 ve C-22 arasında seçim yapmada birincil faktör olarak, oksitleyici ve azaltıcı korozyon ortamlarına ilişkin diğer teknik kılavuzlarda tartışılan mekanizmaya dayalı malzeme seçimi ilkeleriyle tutarlıdır.

4. Özellikle sülfat veya sülfürik asit içeriğinin önemli, belgelenmiş bir bileşen olduğu durumlarda C-2000'i düşününvarsayılan olarak yalnızca klorür-odaklı derece karşılaştırmalarına başvurmak yerine, beklenen yoğunlaşma kimyasının değiştirilmesi.

5. Birinci sınıf alaşımları bölgeye göre seçici olarak uygulayın,Hastelloy kalitelerini, aynı tesisin başka yerlerinde daha ekonomik malzemeler veya koruyucu kaplamalar kullanırken, sürekli, şiddetli asit yoğuşmasına maruz kalan yerler için ayırıyoruz.

Sıkça Sorulan Sorular

Atık yakma tesisinin asit gaz yolunun herhangi bir yerinde dubleks veya süper dubleks paslanmaz çelik kullanılabilir mi?

Evet, yoğuşma kimyasının daha az agresif olduğu veya metal sıcaklığının güvenilir bir şekilde asit çiğlenme noktasının üzerinde kaldığı daha az şiddetli bölgelerde, dubleks ve süper dubleks kaliteler Hastelloy alaşımlarına daha ekonomik bir alternatif sunabilir, ancak genellikle en şiddetli yıkayıcı ve söndürme odası yoğuşması ile doğrudan, sürekli temas için yeterli görülmezler.

Atık akışının bileşimi hangi Hastelloy sınıfının uygun olduğunu önemli ölçüde etkiler mi?

Evet - belediye katı atık bileşimi bölgeye ve zamana göre değiştiği için, alışılmadık derecede yüksek klorlu plastik içeriği, kükürt-taşıyan malzeme veya endüstriyel atık ortak yakma içeren atık akışlarını yakan tesisler, tipik bir belediye atık akışından anlamlı derecede farklı yoğuşma kimyası görebilir; bu nedenle, tek bir alaşım seçiminin tüm yakma tesislerinde evrensel olarak geçerli olduğunu varsaymak yerine sahaya-özel kimya karakterizasyonu önerilir.

Hastelloy alaşımları katı kap inşaatı olarak mı, yoksa daha çok astar ve kaplama olarak mı kullanılıyor?

Her iki yaklaşım da pratikte kullanılır - katı Hastelloy inşaatı daha küçük bileşenler ve buğu gidericiler gibi kritik öğeler için yaygındır; daha ekonomik bir yapısal alt tabakanın Hastelloy katmanıyla kaplanması veya astarlanması ise daha büyük kaplar için ortak bir maliyet-etkin yaklaşımdır; seçim kap boyutuna, imalat hususlarına ve proje ekonomisine bağlıdır.

Hastelloy alaşımlarının yakma tesisi imalatında kaynaklanması, diğer endüstrilerde kaynak yapılmasından farklı mıdır?

Temel kaynak ilkeleri - uygun dolgu metali seçimi, ısı girişi kontrolü ve-kaynak sonrası temizleme-, endüstrilerdeki Hastelloy kaynak uygulamalarıyla tutarlıdır; ancak yakma tesisi imalatında, genel nikel alaşımı kaynak kılavuzunun doğrulama olmaksızın geçerli olduğunu varsaymak yerine, yine de tam alaşım ve uygulamaya özel nitelikli bir kaynak prosedürünü takip etmesi gerekir.

Birinci sınıf bir Hastelloy alaşımı kullanmak, yakma tesisi temizleme sistemlerinde düzenli denetim ihtiyacını ortadan kaldırır mı?

Özellikle bir tesisin çalışma ömrü boyunca yakma baca gazı kimyasındaki gerçek değişkenlik göz önüne alındığında, hiçbir - korozyona- oldukça dirençli alaşımlar bile belgelenmiş bir denetim programından faydalanamaz; muayene, birinci sınıf alaşım seçiminin gereksiz kıldığı bir adım olmaktan ziyade, malzeme seçiminde önemli bir tamamlayıcı olmaya devam ediyor.