폐기물 소각 시 Hastelloy 합금: 산성 연도 가스 응축물에 대한 부식 저항성

도시 고형 폐기물을 태우면 열과 재보다 더 많은 것이 생성됩니다. - 이는 염산, 황산화물 및 기타 산 형성 화합물이 포함된 연도 가스를 생성합니다.- 일단 응축되면 산업 장비가 일상적으로 직면하는 가장 부식성 액체 환경 중 하나를 만듭니다. 표준 스테인리스강, 그리고 많은 경우 6% 몰리브덴 초{4}}오스테나이트 등급도 이 특정 응축수 화학 반응에 안정적으로 적합하지 않습니다.하스텔로이 C276, C-22 및 C-2000은 폐기물 에너지화 플랜트 스크러버 및 냉각 시스템 전반에 걸쳐 표준 재료가 되었습니다. 이 가이드에서는 연소가스 응축물이 왜 그렇게 공격적인지, 소각장에서 응축물이 형성되는 곳, 그리고 이를 견디기 위해 하스텔로이 합금 계열이 어떻게 지정되는지 설명합니다.

폐기물 소각 배가스가 이렇게 공격적인 부식 환경을 조성하는 이유는 무엇입니까?

폐기물 소각 연도 가스는 일반적으로 PVC 플라스틱, 음식물 쓰레기, 기타 염소- 및 황-함유 물질-을 포함하는 혼합 도시 고형 폐기물-을 연소할 때 염산, 황산화물 및 기타 산{4}}형성 가스가 방출되며, 이 가스가 낮은-pH, 높은-염화물 액체로 응축되면 극도로 부식되기 때문에 폐기물 소각 연도 가스는 공격적입니다.

도시 고형 폐기물은 가변성이 매우 높은 연료이며, 이러한 다양성으로 인해 연도 가스 화학적 특성이 매우 까다로워집니다. PVC 및 기타 염소 처리된 플라스틱은 연소 중에 염화수소(HCl) 가스를 방출하고, 황{0}} 함유 물질은 응결 시 황산과 아황산을 형성할 수 있는 황산화물을 방출하며, 폐기물 흐름에 있는 미량 할로겐 및 중금속은 생성되는 가스 및 최종 응축물 화학 반응을 더욱 복잡하게 만듭니다.

알려진 일관된 공급원료를 사용하는 잘 제어된-화학 공정과 달리 소각장의 연도 가스 구성은 특정 날짜에 연소되는 폐기물의 구성에 따라 달라집니다. 즉, 부식 방지 시스템은 정밀하게 특성화된 단일 화학이 아닌 현실적으로 가혹한 조건의 조합에 맞게 설계되어야 합니다. - 좁게 최적화된 재료보다 광범위하게 기능하고 마진이 높은 재료를 선호하는 설계 철학입니다.

산성 이슬점 부식은 무엇이며 소각 시스템의 어디에서 발생합니까?

산로점 부식은 연도 가스가 산을 형성하는 증기가 장비 표면에 직접 액체 방울로 응축되는 특정 온도까지 냉각될 때 발생하며, 이러한 응축이 피할 수 없거나 오염 제어 프로세스의 일부로 의도적으로 유도되는 저온-열 전달 표면, 급랭 챔버 및 습식 스크러버 시스템에서 가장 심각합니다.

연도 가스는 고온에서 증기 형태로 산을 형성하는 화합물을 운반하며, 열 회수 장비나 고의적인 급랭 및 세정 공정을 통해 가스가 냉각되면서 - - 이러한 화합물은 가장 가까운 차가운 표면에 직접 농축된 산성 액체로 응축되는 온도에 도달합니다. 이 산성 이슬점은 단일 고정 온도가 아닙니다. 이는 존재하는 산성 가스와 수분 함량의 특정 혼합에 따라 다르지만 기본 메커니즘은 일관됩니다. 이 임계값 아래로 떨어지는 금속 표면은 극도로 낮은-pH, 높은-염화물 및 종종 국부적으로 농축된 부식성 액체가 응축되는 장소가 됩니다.

이것이 바로 연도 가스를 냉각하고 세정기에서 산성 가스 제거를 위해 액체와 의도적으로 접촉하도록 특별히 설계된 저온-절약기 및 공기 예열기 표면, 냉각 챔버 및 습식 세정기 용기-가 이러한 부식 메커니즘이 가장 심각하고 재료 선택에 가장 중요한 영역인 이유입니다.

폐기물 소각 서비스에 일반적으로 사용되는 하스텔로이 합금은 무엇이며, 차이점은 무엇입니까?

Hastelloy C-276, C-22 및 C-2000은 산성 연도 가스 응축수 서비스에 가장 일반적으로 지정되는 니켈-크롬-몰리브덴 합금으로, 각각은 몰리브덴, 텅스텐 및 구리 함량의 차이로 인해 관련이 있지만 뚜렷한 내식성 프로파일을 제공합니다.

이 서비스에 대해 가장 일반적으로 지정되는 세 가지 Hastelloy 등급 비교:

표 1. 폐기물 소각 배기가스 응축수 서비스에 지정된 일반적인 Hastelloy 등급 비교. 등급 선택은 항상 특정 플랜트 위치에서 예상되는 특정 응축수 화학적 특성에 대해 검증되어야 하며, 일반적인 참조 지침만 사용하기보다는 부식 테스트 또는 유사한 서비스에 대한 문서화된 현장 경험을 이상적으로 뒷받침해야 합니다.

세 가지 합금 모두 일반적인 산성 공격과 염화물-유발 국부 부식에 저항하는 역할을 하는 동일한 기본 니켈-크롬-몰리브덴 기반을 공유하지만 각각은 해당 저항을 특정 방향으로 확장하거나 균형을 재조정하기 위해 개발되었습니다. - C-22의 향상된 산화-상태 성능과 C-2000의 구리 기반 황산 저항은 둘 다 목표 야금학적 반응을 나타냅니다. C-276과 같은 이전 세대 합금의 현장 경험에서 확인된 특정 격차는 스테인레스강 등급 진화에 대한 다른 기술 가이드에서 논의된 것과 동일한 종류의 구성 개선을 반영합니다.

표준 스테인레스 스틸이 일반적으로 산성 연도 가스 응축수에 부적합한 이유는 무엇입니까?

표준 오스테나이트 스테인리스강, 심지어 6% 몰리브덴 초-오스테나이트 등급도 일반적으로 가장 심각한 산성 연도 가스 응축수 구역에 부적합합니다. 왜냐하면 이 특정 응축수의 매우 낮은 pH, 높은 염화물 농도 및 산화종의 조합은 특히 구멍, 틈새 부식 및 염화물 응력 부식 균열과 관련하여 이러한 등급이 제공하는 실제 내식성 한계를 초과하기 때문입니다.

가장 심각한 연도가스 응축수에는 여러 가지 부식{0}촉진 요소가 동시에 결합되어 있습니다. 증발로 인해 응축수가 농축됨에 따라 일반적인 공정 수위보다 훨씬 높아질 수 있는 염화물 농도, 단순한 염화물 노출이 아닌 진정한 산성 공격을 나타낼 만큼 낮은 pH, 염화물 저항성 합금도 실제 한계에 도달할 수 있는 -산화 부산물-이 있습니다. 이 조합은 PREN 및 스테인리스강 염화물 한계에 대한 다른 기술 가이드에서 논의된 일반적인 염화물 공식 및 틈새 부식 시나리오보다 훨씬 더 심각합니다. 이것이 바로 폐기물-대-에너지 플랜트가 해수와 같이 덜 산성이고 덜 산화적인 염화물 환경에서 잘 작동하는 최고-PREN 스테인리스강 등급에 의존하기보다는 가장 심각한 구역에서 니켈-기반 하스텔로이 합금을 특별히 찾는 이유입니다.

C-22는 산성 염화물 조건을 산화시키기 위해 C-276을 어떻게 개선합니까?

Hastelloy C-22는 특히 재균형된 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐 조성을 통해 산성 염화물 산화 조건에서 C-276의 성능을 향상시켜 C-276이 제공하는 것보다 국부적인 부식 및 산화 종이 존재하는 일반적인 공격에 대한 저항력을 더 향상시킵니다. 이것이 바로 많은 최신 스크러버 시스템 설계에서 C-22가 점점 더 선호되는 이유입니다.

C-276은 우수하고 폭넓은 성능을 지닌 합금으로 남아 있지만 화학 처리 및 연도 가스 세정 응용 분야 전반에 걸친 현장 경험에 따르면 특히 산성 염화물 조건이 강하게 산화될 때 성능이 더욱 미미해질 수 있음이 확인되었습니다. - 이는 산성 가스와 함께 존재하는 산화 연소 부산물을 고려할 때 소각 연도 가스 응축수에서 진정으로 가능한 조합입니다. C-22의 개발은 특히 이 격차를 겨냥하여 합금의 크롬과 몰리브덴-텅스텐 비율의 균형을 재조정하여 애초에 C-276을 가치있게 만든 환원산 저항을 희생하지 않고 산화 조건에서 안정적인 성능을 더욱 확장했습니다.

이러한 목표 개선이 많은 최신 습식 스크러버 시스템 설계에서 다음과 같은 사항을 지정하는 이유입니다.C22적어도 동일하고 산화-조건-에서는 C-276보다 더 선호되는 경우가 있습니다. 두 가지 모두 유효하지만 해당 공장에서 기대하는 특정 응축수 화학에 따라 적극적으로 지정된 선택입니다.

C-2000의 구리 첨가는 배가스 응축수 저항에 어떤 역할을 합니까?

C-2000의 구리 첨가물은 특히 황산 및 특정 혼합산 조건에 대한 저항성을 강화하므로, 일반적으로 강조되는 염화물 함량과 함께 상당한 황산염 또는 황산 성분을 운반하는 연도 가스 응축수에서 특히 적절한 선택이 됩니다.

구리 첨가물은{0}}니켈 합금 야금에서 환원 산성 환경에서 저항성을 향상시키는 역할을 잘 확립하고 있으며, 이 원칙은 904L과 같은 등급에서 구리의 역할을 다루는 다른 기술 가이드에서도 논의되었습니다. C-2000은 고-크롬, 고-몰리브덴 하스텔로이 프레임워크 내에서 이와 동일한 일반 원리를 적용하여 산화 및 환원 조건 모두에 걸쳐 있는 내식성 프로필을 제공하는 동시에 특히 소각 연도 가스 응축수와 관련된 황산-산-영향 화학 -에 특별한 강도를 제공합니다. 더 자주 논의되는 염산 기여와 함께 황산 함량. 특정 공장의 예상 응축수 화학 분석에서 상당한 황산염 함량이 지배적인 문제로 나타나는 경우 C-2000은 염화물에만 초점을 맞춘 논의를 기본값으로 두기보다는 C-276 및 C-22와 함께 평가할 수 있는 합리적인 합금입니다.

소각장에서 하스텔로이 합금이 가장 일반적으로 지정되는 곳은 어디입니까?

Hastelloy 합금은 습식 스크러버 용기, 급랭 챔버, 미스트 제거기 및 저온-열전달 표면- 농축된 산성 응축수와 지속적인 직접 접촉이 발생하는 특정 구역-에 가장 일반적으로 지정되는 반면, 동일한 공장의 덜 심각한 구역은 종종 보다 경제적인 재료로 제작됩니다.

소각장의 연도 가스 경로 전반에 걸친 일반적인 물질 접근 방식에 대한{0}}구역별-보기:

표 2. 폐기물-에서 에너지 소각장의 연도 가스 경로 전반에 걸친 재료 접근 방식과 -구역별-대표 구역.

이 선택적 사양 패턴은 해양 구조물 및 화학 처리 장비에 대한 다른 기술 가이드에서 논의된 동일한 영역-기반 운전자별 재료 선택 철학을 반영합니다. 즉, 엔지니어는 가장 부식에 강한-가용 재료로 전체 플랜트를 건설하는 대신, 동일한 시스템의 다른 곳에서 더 경제적인 재료나 보호 라이닝을 사용하여 지속적이고 심각한 산성 응축수 노출이 실제로 발생하는 위치에 프리미엄 니켈 합금을 특별히 집중시킵니다.

엔지니어는 소각장의 부식 구역 전체에서 재료 선택에 어떻게 접근해야 합니까?

엔지니어는 구역별로 예상되는 응축수의 화학 - 염화물, 황산염 및 pH -를 특성화하고, 산 이슬점을 기준으로 지역 금속 온도를 매핑하고, 각 위치에서 예상되는 응축수의 특정 산화/환원 특성과 황산염 함량을 기준으로 C-276, C-22 및 C-2000(또는 여러 구역의 조합) 중에서 선택해야 합니다.

실용적인 선택 접근 방식:

1. 예상되는 배가스와 응축수의 화학 특성을 파악하고,염화물, 황산염 및 pH 범위를 포함하며 이상적으로는 일반적인 가정보다는 실제 또는 대표 폐기물 구성을 기반으로 합니다.

2. 산성 이슬점을 기준으로 국부 금속 온도를 매핑합니다.각 구역에 대해 스크러버 및 급냉실과 같이 의도적으로 젖은 구역 외부에서도 응축이 발생할 가능성이 있는 위치를 식별합니다.

3. 예상되는 응축수의 산화/환원 특성을 평가합니다.C-276과 C-22 중에서 선택하는 주요 요인으로, 산화 및 환원 부식 환경에 대한 다른 기술 가이드에서 논의된 메커니즘 기반 재료 선택 원칙과 일치합니다.

4. 특히 황산염 또는 황산 함량이 중요하고 문서화된 구성 요소인 경우 C-2000을 고려하십시오.염화물-에 초점을 맞춘 등급 비교에만 기본값을 두는 것이 아니라 예상되는 응축수 화학 반응을 확인합니다.

5. 프리미엄 합금을 구역별로 선택적으로 적용,산성 응축수에 지속적이고 심각한 노출이 있는 장소에는 Hastelloy 등급을 남겨두고 동일한 공장의 다른 곳에서는 보다 경제적인 재료나 보호 라이닝을 사용합니다.

자주 묻는 질문

폐기물 소각장의 산성 가스 경로 어디에서나 이중 또는 슈퍼 이중 스테인리스 스틸을 사용할 수 있습니까?

그렇습니다. 응축수의 화학적 성질이 덜 공격적이거나 금속 온도가 산성 이슬점 이상으로 안정적으로 유지되는 덜 심각한 구역에서는 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 등급이 하스텔로이 합금에 대한 보다 경제적인 대안을 제공할 수 있지만 일반적으로 가장 심각한 스크러버 및 급랭 챔버 응축수와 직접적이고 지속적인 접촉을 하는 데는 적합하지 않은 것으로 간주됩니다.

폐기물 구성이 어떤 Hastelloy 등급이 적합한지에 큰 영향을 미치나요?

예 - 도시 고형 폐기물 구성은 지역 및 시간에 따라 다르기 때문에 비정상적으로 높은 염소화 플라스틱 함량, 황-함유 물질 또는 산업 폐기물 공동 소각이 포함된 폐기물 흐름을 연소하는 공장에서는 일반적인 도시 폐기물 흐름과 상당히 다른 응축수 화학적 성질을 볼 수 있습니다. 따라서 단일 합금 선택이 모든 소각 시설에 보편적으로 적용된다고 가정하기보다는 현장{3}}특정 화학적 특성 분석이 권장됩니다.

Hastelloy 합금은 견고한 용기 구조로 사용됩니까, 아니면 라이닝 및 클래딩으로 더 자주 사용됩니까?

실제로는 두 가지 접근 방식이 모두 사용됩니다. - 견고한 Hastelloy 구성은 소형 구성 요소 및 김서림 제거기와 같은 중요한 품목에 일반적으로 사용되는 반면, Hastelloy 층을 사용하여 보다 경제적인 구조 기판을 클래딩 또는 라이닝하는 것은 대형 선박에 대한 일반적인 비용 효율적인 접근 방식이며, 용기 크기, 제작 고려 사항 및 프로젝트 경제성에 따라 선택합니다.

소각장 제조 시 하스텔로이 합금 용접은 다른 산업에서의 용접과 다릅니까?

기본적인 용접 원리 -적절한 용가재 선택, 입열 제어 및 용접 후 청소-는 산업 전반에 걸친 Hastelloy 용접 관행과 일치합니다. 하지만 소각장 제조는 일반적인 니켈 합금 용접 지침이 검증 없이 적용된다고 가정하기보다는 정확한 합금 및 용도에 맞는 자격을 갖춘 용접 절차를 따라야 합니다.

프리미엄 Hastelloy 합금을 사용하면 소각장 스크러버 시스템의 정기 검사가 필요하지 않습니까?

-내식성이 높은-합금이라도 문서화된 검사 프로그램의 이점을 누릴 수 없습니다. 특히 공장 운영 수명 동안 소각 배기가스 화학적 성질이 실제로 변할 수 있다는 점을 고려하면 더욱 그렇습니다. 검사는 프리미엄 합금 선택을 불필요하게 만드는 단계라기보다는 재료 선택에 대한 중요한 보완 요소로 남아 있습니다.