SE426341C - Sett att forhindra korrosion i en forbrenningsanleggnings kylare och skorsten vid kylning av rokgaser - Google Patents

Description

soo1144-s Uppfinningen kännetecknas av att rökgaserna tillföres kyla- ren vid en temperatur som ligger över rökgasernas syradaggpunkt, varvid värmeväxlarväggytorna hållas med hjälp av ett kylmedium på andra sidan av värmeväxlarväggarna vid en temperatur som är lägre än en övre tillåten väggtemperatuï för materialet i väggar- na vid det rådande partialtrycket av vattenånga i rökgaserna.

Pig. l visar svavelsyradaggpunkten såsom funktion av oljans svavelhalt och luftöverskottet vid förbränning.

Pig. 2 visar svavelsyrahalten i rökgaskondensat såsom funktion av kondenseringstemperatur och rökgasens partialtryck av vattenånga.

Pig. 3 visar en tillåten övre väggtemperatur i kylaren för olika kondenseringstemperaturer och väggmaterial i kylaren.

Rökgaserna från en förbränning leds, när de kylts ned till en temperatur där risk för syrakondensation föreligger (max 100 - MOUOC beroende på syradaggpunkten och väggtemperaturen), uppifrån och nedåt över ena sidan av en kylares värmeväxlarväggar och kylningen företages med ett kylmedium, företrädesvis vatten, på andra sidan av värmeväxlarväggarna, varvid kylmediets temperatur är nära konstant eller ökar nedifrån och uppåt.

I rökgaskylaren faller vätskeformig svavelsyra ut på vägg- ytorna när rökgasen kylts till en temperatur under HOOOC och när väggtemperaturen underskrider rökgasernas syradaggpunkt. Sam- mansättningen av den utfällda syran beror av väggtemperaturen i det område där utfällningen sker enligt kurvan i figur 2 för kon- densatets svavelsyrahalt. När kondensatet bildat en droppe rin- ner denna nedåt utmed värmeväxlarytan. Om gasens och/eller ytans temperatur därvid ökar kommer en avdunstning att ske, varvid droppen anrikas på svavelsyra och dess aggressivitet ökar både genom temperatur- och koncentrationsökningen. Om däremot droppen rör sig mot lägre temperaturer, såsom enligt uppfinningen, kommer dess temperatur och svavelsyrahalt att minska, varvid även dess aggressivitet snabbt minskar.

Kylmediets temperatur i värmeväxlaren får ej överskrida ett värde som beror av rökgasens partialtryck av vattenånga och av materialet i värmeväxlarväggen enligt fig. 3. I denna figur visas övre begränsningslinjer för olika ståls användningsområden i blandningen av vatten och svavelsyra samt svavelsyrahalten i kondensat, som utfälls vid varierande väggtemperatur, och vatten- soo1144-s ångans partialtryck. Skärningspunkten enligt fig. 3 för ett ståls begränsningslinje och linjen för kondensatets svavelsyra- halt anger den maximalt tillåtna väggtemperaturen i de delar av värmeväxlaren där syrakondensation kan ske. Eftersom skillnaden mellan kylmediets (kylvattnets) temperatur och väggtemperaturen är liten, gäller samma villkor för vattentemperaturen.

Om rökgasernas kylning drives så långt att vattenångans daggpunkt underskrides, utfälles vatten och man får en kraftig utspädning av svavelsyran och korrosionsangreppet blir betydligt mildare än vid temperaturer över vattenångans daggpunkt.

Vattendaggpunkten ligger normalt inom området H5 - 55oC i rökgaser från oljeeldade pannor. Något under denna punkt är svavelsyrahalten i kondensatet av storleksordningen tiondelar av procent, medan den något över denna punkt är av storleksordningen tiotals procent. Enligt en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen hålles därför vattentemperaturen i kylaren lägre än rökgasens vattendaggpunkt. Detta gör det möjligt att utföra ky- laren i ett relativt enkelt rostfritt stål t.ex. av typ SIS 142333.

Efter kylaren i en panna följer vanligen okylda rökgasled- ningar och en okyld skorsten. Fastän någon avsiktlig kylning ej är arrangerad i dessa enheter faller kondensat ut även på dessas ytor om rökgaserna kylts i kylaren under eller till en temperatur nära syradaggpunkten. Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen kyls därför rökgaserna så långt att de underskrider de temperaturer som ovan angivits för vattentemperaturen i kyla- ren. Genom att man genomför en sådan kylning kan nämligen led- ningarna och skorstenen ur korrosionssynpunkt utföras i samma material som kylaren, vilket kan bestämmas ur fig. 3, eller om vattendaggpunkten underskrides i materialet SIS lM2333.

Vattenångans partialtryck i rökgasen har ett mycket vik- tigt inflytande på kcrrosionsförhållandena vid syrakondensation.

Fig. 2 visar detta. Vid en och samma kondensationstemperatur (som är lika med väggtemperaturen i rökgaskylaren) minskar kon- densatets svavelsyrahalt med ökande partialtryck för vattenångan.

Som exempel väljes en kondensativnstemperatur av 8000 i fig. 2.

Följande svavelsyrahalter erhålles då i kondensatet: 800114448 Partialtryck för Svavelsyrahalt i vattenånga kondensatet 0,08 bar 63 % 0,13 bar ss P.- Û,20 bar 48 % 0,40 har 22 %.

Ett utföringsexempel på uppfinningen utgör därför sättet att öka partialtrycket av vattenånga. Detta kan ske på två sätt, antingen genom att vatten eller vätehaltiga föreningar som bildar vatten vid förbränningen tillföres eller genom att rökgasernas tryck vid kondensationen höjes.

För att undersöka vilken effekt man uppnår med en kylare enligt uppfinningen, som är inkopplad mellan en eldstad och skors- tenen i en panncentral, har försök gjorts i en dylik central med oljeeldning.

I rökgaskylaren användes stål av typen SIS 142343. I kyla- ren kyldes rökgaserna till en temperatur under SUOC. Kylarens väggtemperatur var maximalt 40°C i kylarens underdel och maximalt 60°C i kylarens överdel. Rökgasens temperatur var över 400oC i delen, varför svavelsyrautfällning ej inträffade på Ett kondensat den övre med högre temperatur än SOOC temperatur. med pH = 2,2. Mängden kondensat var ca. 0,5.Å per liter olja, vilket visar att en betydande del av rökgasens väggytor bildades förbränd innehåll av vatten hade kondenserats.

En delen av skridits, kunde_angrepp på rör i materialet SIS 142333 konstate~ noggrann undersökning av rökgasrören visade att i övre dessa, där rökgasens vattendaggpunkt ej hade under- ras. Däremot fanns ej några angrepp på rör i materialet SIS l42343. I nedre delen av rökgasrören där rökgasens vattendagg- punkt underskridits och en stor mängd utspädd svavelsyra utfällts, kunde angrepp ej konstateras vare sig på rör av typ SIS l42333 eller SIS 142343.

Vid rökgaser som innehåller andra syror, t.ex. ättiksyra och myrsyra, gäller samma lagar för kondensation och korrosion.

De begränsningar som gäller för svavelsyra är i de flesta fall tillräckliga för att klara korrosionen i rökgaser som innehåller andra syror.

Claims (9)

8001144-8 5 Ilflß .C315 tex

1. Sätt att förhindra korrosion vid kylning av rökgauer från förbränning i en förbränningsanläggníngs kylare och skors- ten, varvid rökgaserna ledes över kylarens vävwm vïxlarväygar och kyles därvid till en temperatur under gauwinas nyldddpr- punkt, k ä n n e t e c k n a t av att rökgaswfna 1illförns kylaren vid en temperatur som ligger över rökgau~«nas syradapn- punkt, och värmeväxlarväggarna, som beslår av rostfritt stål, hållas med hjälp av kylvatten på andra sidan av värmeväx]arväg~ garna vid en temperatur, som är lägre än en övre tillåten vügg~ temperatur för stålet i väggarna, vilken tillåtna väggrempera~ tur bestämmes av skärníngspunkten mellan kurvan för syrahalten i kondensatet från rökgaserna vid rådande partialtryck av vat- tenånga i rökgaserna och kurvan som anger gränsen för stålets i värmeväxlarväggarna korrosionsresistensområde i samma syra (fig. 3).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att rökgaserna pressas uppifrån och nedåt, företrädesvis vertikalt, över ena sidan av värmeväxlarväggarna.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att värmeväxlarväggytorna hålles vid en temperatur som är lägre än rökgasernas vattendaggpunkt. H.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att rökgaserna kyles i kylaren till en temperatur som är lägre än rökgasernas vattendaggpunkt för att förhindra korrosion i skor- stenen.

5. Sätt enligt något av kraven 1 - U, k ä n n e - t e C k n a t av att rökgasernas partialtryek av vattenånga ökas genom att vatten eller vätehaltiga förenin¿¿r tillföres vid förbränningen.

6. Sätt enligt något av kraven 1 - H, k 5 n n e - t e c k n a t av att rökgasernas partialiryck av vattenånga ökas genom att vatten eller vätehaltiga föreningar tillsättes till rökgaswrna.

7. Sätt enligt något av kraven 1 - H, k ä n n e - t e e k n a t av att rökgasernas partialtryck av vattenånga ökas genom att kylningen av rökgaserna företages vid förhöjt tryck. 8001144-8 6 É.

8. Sätt enligt krav 1, k ä n n c t e c k n a t av att rökguanrna kyles i kylaren till en 1empcr«1ur swm är lika m~d uïlur lägre än den övre Líllåtna vägg10mpura1ur«n íör wii dïr- med förhindra korrosion i förbränníngsan]üggníngcns okylda rük¿1s]cdning4r och skorsten.

9. Sätt enligt krav 1, k ä n n e L e c k n a I av att ky1vaLtnet i kylaren hålles vid en Lcmpura1ur n~m är k«ns1@nL 011or som ökar från kylarcns botten moL dans övwwdßl afi att í dnn punkt där kylvatlncts Temperatur övcrwkrldgr dwn lrilinka LfmpurdLur0n dctLa sker í ett omrâde där rökgasInmpcraLuren ]íggcr över syradaggpunkten.