I. Фон коррозии на тепловых электростанциях

Китай — страна с энергоструктурой, основанной на угле, и эта особенность энергоструктуры привела к серьезным коррозионным проблемам, таким как кислотные дожди и другие виды загрязнения. Загрязнение атмосферы, вызванное угольными тепловыми электростанциями, достаточно серьезно и относится к типу загрязнения дымом. Пыль, диоксид серы (SO₂) и оксиды азота (NOx) являются основными загрязняющими веществами в атмосфере. Тепловая электростанция — это сложная коррозионная среда. Помимо серьезной атмосферной коррозии, вызванной сгоранием угля, она также включает коррозию различных стенок резервуаров, наружную и внутреннюю коррозию циркуляционных труб, высокотемпературные изоляционные части, а также наиболее агрессивную коррозионную среду — систему десульфуризации дымовых газов (FGD).

Атмосферная коррозионная среда стальных конструкций

В качестве топлива для тепловых электростанций используются тяжелое масло и уголь, которые в процессе эксплуатации выделяют большое количество коррозионных газов, таких как сернистые соединения. Эти газы, взаимодействуя с водяным паром или дождевой водой в воздухе, образуют кислотные растворы. Осаждение угольной золы на стальных конструкциях формирует электролиты, ускоряя электрохимическую коррозию стальных конструкций. Таким образом, защита от коррозии на тепловых электростанциях становится одной из ключевых задач производства и обслуживания. На электростанциях стальные конструкции, подвергающиеся атмосферной коррозии, в основном включают:

(1) Стальная конструкция котла

(2) Стальная конструкция главного корпуса электростанции

(3) Система транспортировки угля: машина для разгрузки угля, складировщик-реклеймер, кран и угольный конвейерный мост

(4) Наружные стены трубопроводов

(5) Внутренние стены трубопроводов

Уровень коррозии этих стальных конструкций в атмосферных условиях, благодаря их расположению в коррозионной среде тепловых электростанций, классифицируется как высокоуровневая среда C4 в соответствии с международным стандартом "Защита от коррозии стальных конструкций с помощью покрытий" ISO 12944-2.

I. Ссылки

Текущие национальные стандарты, нормативные акты и обязательные положения;

"Строительные и приемочные нормы для антикоррозионных работ" (GB50212-2002)

"Стандарт для уровня коррозии и степени удаления ржавчины с поверхности стали перед нанесением покрытия" (GB8923-1988)

"Правила безопасности для покрасочных работ, правила безопасности управления" (GB6514-1995)

"Требования к качеству антикоррозионных покрытий" (GB6514-1991)

"Правила безопасности для покрасочных работ, безопасность покрасочного процесса и вентиляции" (DJ/T6931-1999)

"Строительные и приемочные нормы для антикоррозионных работ на промышленном оборудовании и трубопроводах" (HGJ229-91)

"Правила безопасности для покрасочных работ, безопасность процесса предварительной подготовки покрытия" (GB7692-87)

"Нормы шума на границе строительной площадки" (GB12523-90)

Документы системы управления качеством ISO9001

Документы системы экологического управления ISO14001

Документы системы управления охраной труда и безопасностью GB/T28001

I. Основы проектирования

Экологические условия: Уровень коррозии атмосферной среды на строительные стальные конструкции при длительном воздействии можно определить согласно таблице 1.

I. Main Plant Anti-corrosion

The main plant of a thermal power plant is the building that houses the primary and auxiliary equipment. The structural system of the main plant is complex, with heavy loads, large horizontal and vertical dimensions, and substantial self-weight. The fuels used in thermal power plants, such as heavy oil and coal, release a significant amount of corrosive gases like sulfur compounds during operation, which combine with moisture or rainwater in the air to form acidic solutions. The deposition of coal ash on steel structures forms electrolytes that accelerate the electrochemical corrosion of steel.

In coastal cities, the thermal power plants are located in highly saline, humid, and corrosive marine environments, with an environmental classification of C5. This requires the steel structure of the main plant to have an overall anti-corrosion lifespan of 10-15 years with high durability. The optimal steel structure protection coating system can be chosen according to GB/T30790.5, and the dry film thickness should be at least 300 microns. Graphene-based anti-corrosion coatings, such as DreamZinc, meet these requirements.

Table I: Main Plant without Fireproofing Requirements Using Graphene Coating Technology

I. Антикоррозийная схема для системы десульфурации и денитрификации

Из краткого введения в эксплуатационные условия башни десульфурации видно, что башня подвергается резким колебаниям температуры, включая высокотемпературный и низкотемпературный дымовой газ; также включает двустороннюю агрессивную среду с умеренно щелочными и сильно кислотными веществами, а также сильному износу от воздействия твердых частиц, жидкости и газа. Это крайне сложная эксплуатационная среда.

На практике, распылительные трубы системы десульфурации изготавливаются из стекловолокна, которые подвергаются воздействию как грязи из известковой суспензии, так и абразивного износа. Трубопроводы могут быть повреждены, подвергаясь коррозии, а их засорение может приводить к ухудшению распыления и снижению эффективности десульфурации. Антикоррозийный слой на дне трубы (используемый бутиловым каучуком) имеет максимально допустимую температуру 110℃, но температура исходящего дымового газа в большинстве случаев составляет от 110℃ до 160℃, что часто приводит к перегреву в точке подачи дымового газа. Стеклофибровое покрытие наружной части распылительных труб часто имеет проблемы с качеством нанесения и может отслаиваться.

Таблица 1: Использование технологии графенового покрытия для внутренней поверхности системы десульфурации и денитрификации

Таблица 2: Использование технологии графенового покрытия для внутренней поверхности системы десульфурации и денитрификации

Башня является важным промышленным объектом для выб

Электростанция, использующая уголь, имеет стальную конструкцию для котельного оборудования, а стальные платформы для котла находятся в условиях сильного коррозионного воздействия. Электростанция, использующая уголь, сжигает такие топливные материалы, как тяжелое топливо и уголь, и в процессе эксплуатации выделяется большое количество коррозийных газов, таких как сероводород, которые вступают в реакцию с паром или дождем в воздухе, образуя кислые растворы. Зольный осадок от угля оседает на стальной конструкции, образуя электролитические растворы, что ускоряет электрохимическую коррозию стальной конструкции. Поэтому защита от коррозии стальной конструкции котла на угольной электростанции становится одной из ключевых задач в производстве и обслуживании.

Коррозия — это процесс разрушения стальной конструкции котла в результате взаимодействия с окружающей средой. Основной материал, используемый в котле, — это сталь, которая производится из железа. Железо добывается путем восстановления железной руды в доменной печи с использованием кокса. Эта реакция происходит при очень высоких температурах, и полученный продукт, а также сталь нестабильны. Когда сталь подвергается воздействию влажной среды, содержащей кислород, она легко окисляется.

Таблица 1: Использование технологии покрытия с графеном для стальной конструкции котла

Таблица 2: Использование технологии покрытия с графеном для труб при нормальных температурах (ниже 120℃)

Система транспортировки угля является одной из основных вспомогательных систем тепловой электростанции, характеризуется множеством видов оборудования и уникальными методами работы и управления. С развитием энергетической отрасли установленная мощность тепловых электростанций увеличивается, а мощность системы транспортировки угля расширяется с десятков тонн в час до тысяч тонн. Это резкое увеличение объема значительно увеличивает давление на защиту оборудования от коррозии. Традиционные методы защиты от коррозии, использовавшиеся в системах транспортировки угля на средних и малых тепловых электростанциях, уже не могут удовлетворить потребности крупных тепловых электростанций. Таким образом, проблемы коррозии долгое время влияли на безопасность и надежность работы оборудования системы транспортировки угля. Компания Mengneng Technology разработала решение по защите от коррозии с использованием масляных и водных покрытий для системы транспортировки угля.

Из-за присутствия серы и сульфидов (SO2, SO3) в угле, при изменении температуры происходят химические реакции с водой, образующие серную и сернистую кислоту. При прямом контакте с металлическими материалами эти кислоты сильно корродируют металлическую поверхность. Дополнительно, неблагоприятная среда вокруг системы транспортировки угля, изменяющиеся температуры и влажность воздуха, а также прерывистая работа системы ускоряют процесс коррозии. В тяжелых случаях поверхность металла может трескаться и становиться неровной, а большие участки могут отслаиваться в процессе работы, что влияет на срок службы оборудования.

Таблица 1: Технология графеновых покрытий для стальных конструкций транспортировочных мостов угля

Таблица 2: Технология графеновых покрытий для склада угля

I. Трубопроводы для циркуляции пресной воды

Коррозионные характеристики внутренних стенок труб для циркуляции пресной воды и морской воды существенно различаются. Коррозия стальных труб, зарытых в пресной воде, в первую очередь вызвана электрохимической коррозией, вызванной окислением кислорода. Наличие кислорода в пресной воде является основной причиной коррозии стали. Процесс коррозии в основном контролируется диффузией кислорода к металлической поверхности. По сравнению с морской водой, пресная вода имеет гораздо более низкое содержание соли и плохую проводимость, поэтому коррозия в пресной воде значительно менее интенсивна, чем в морской воде.

Коррозия внешней стенки зарытых труб для циркуляции воды в основном связана с коррозией почвы. Почва представляет собой сложную смесь различных веществ, наполненную воздухом, водой и различными солями, что придает почве свойства электролита. Поверхностное состояние труб, дефекты труб и неравномерное включение материалов, при контакте с почвой, создают различия в электродном потенциале, вызывая гальваническую коррозию. Различия в свойствах почвы могут создавать большие потенциальные различия, что приводит к макрогальванической коррозии.

Таблица 1: Внутренняя стенка труб для циркуляции пресной воды

Таблица 2: Внешняя стенка и верхняя стенка труб для циркуляции пресной воды

II. Трубопроводы для циркуляции морской воды

Трубопроводы для циркуляции морской воды, подвергающиеся длительному воздействию морской воды, сталкиваются с сложной коррозионной средой. Характеристики коррозии проявляются в следующих аспектах. Во-первых, морская вода имеет сложный состав, содержащий высокие концентрации хлорида натрия и других солей, которые ускоряют процесс коррозии металлов. Кроме того, растворенный кислород в морской воде имеет относительно высокое содержание, особенно при протекании воды, где достаточное количество кислорода ускоряет окислительную реакцию на поверхности металла, увеличивая скорость коррозии. В морской воде также присутствуют различные микроорганизмы и водоросли, которые образуют биопленку на стенках труб, изменяя локальную среду и вызывая локализованную коррозию.

Во-вторых, состояние потока оказывает значительное влияние на коррозию. Высокоскоростной поток воды может обрабатывать стенки труб, что приводит к механическому износу и эрозионной коррозии, в то время как медленный поток воды способствует накоплению осадков, вызывая коррозию под отложениями. Изменения температуры также являются важным фактором. Повышение температуры ускоряет скорость химических реакций, включая реакции коррозии, при этом высокие температуры также снижают долговечность антикоррозионных покрытий. Локализованные коррозионные явления, такие как точечная коррозия, коррозия в трещинах и коррозия под отложениями, являются обычными и обычно происходят в определенных областях стенок труб, что приводит к серьезным локализованным повреждениям.

Более того, контакт различных металлов приводит к возникновению гальванических эффектов, что ускоряет коррозию металлов с более низким потенциалом. Оставшиеся и приложенные напряжения могут также увеличить склонность материала к коррозии под напряжением. Для борьбы с этими характеристиками коррозии можно применить различные антикоррозионные меры, такие как выбор коррозионно-стойких материалов (например, нержавеющая сталь, титановый сплав), использование антикоррозионных покрытий или покрытий, применение катодной защиты, контроль скорости потока, регулярная очистка труб и регулярный мониторинг и обслуживание. Интегрируя эти меры, можно эффективно продлить срок службы трубопроводов для циркуляции морской воды, обеспечивая их безопасную и стабильную работу.

Таблица 4: Внутренняя поверхность трубопроводов для циркуляции морской воды

Таблица 5: Внешняя поверхность трубопроводов для циркуляции морской воды

I. Требования к защите от коррозии для охлаждающих башен

Коррозия охлаждающих башен включает коррозию армированного бетона и стальных конструкций.

Бетонные компоненты гиперболических охлаждающих башен, включая стены охлаждающей башни, воздуховоды, балки, колонны, водосборные бассейны, сепараторы масла и т. д., проявляют признаки коррозии, такие как ослабление, отслоение или оголение арматуры, а также увеличение пустот в бетонных стенах из-за эрозии или разрушения при замерзании и оттаивании зимой, что усиливает коррозию, а также микробиологическую коррозию, что в конечном итоге приводит к выходу из строя охлаждающей башни.

Требования к антикоррозионным покрытиям для охлаждающих башен:

(1) Хорошая адгезия к поверхности бетона.

(2) Отличная водостойкость, стойкость к водной эрозии, распылению и брызгам.

(3) Отличная антикоррозионная стойкость.

Область покрытия для морских охлаждающих башен разделена в соответствии с таблицей ниже:

После эксплуатации бетонная поверхность влажной зоны охлаждающей башни подвергается динамичной морской воде, включая потоки, разбрызгивание и перелив. Поверхность покрытия должна быть устойчива к морской воде, солевому туману, щелочи, ударам и износу.

Покрытие в сухой зоне бетона должно обладать высокой коррозионной стойкостью и стойкостью к атмосферным воздействиям, с хорошей стойкостью к блеску, цветовой стабильностью и устойчивостью к трещинам.

II. Использование технологии графеновых покрытий для внутренних стен охлаждающих башен

Компания Mengneng Technology, основываясь на долгосрочных требованиях к проектированию защиты от коррозии для охлаждающих башен электростанций, в сочетании с десятилетним опытом защиты от коррозии на электростанциях в различных регионах, разработала соответствующие решения защиты от коррозии, технологические процессы и планы контроля качества для всестороннего обеспечения долгосрочной коррозионной стойкости и эстетической прочности охлаждающих башен.