影響MVR設備腐蝕因素 (1) 氯離子 高氯高鹽是化工工業廢水的主要特點之一,未濃縮之前氯離子含量普遍大于0.5 g/L,鹽度約5~6 g/L,通過MVR蒸發器濃縮后最高濃鹽水鹽度可達100~300 g/L。氯離子通過吸附在不銹鋼表面溶解鈍化膜形成可溶解的氯化物,導致金屬表面鈍化膜被破壞進而發生腐蝕。 (2) 溫度 溫度腐蝕通常為化學反應,溫度越高化學反應速度越快,有研究表明溫度每提升10 ℃,腐蝕速度約增加1~3倍。MVR處理工藝中操作溫度高達80~120 ℃,在高溫環境下,加速氯離子對不銹鋼鈍化膜的破壞,苛刻的腐蝕環境對設備設施用金屬材料耐蝕等級提出更高的要求。 (3) 流速 介質流動速度對不銹鋼耐蝕性能有較大影響,在較高流速下,流體對不銹鋼表面造成局部沖刷沖擊,當流體中含有較大顆粒的晶體時,不僅造成沖刷腐蝕而且帶來嚴重的磨蝕。此外,在流體高速沖擊下,與流體接觸的金屬表面形成類似于空穴狀的腐蝕。 (4) 沉積物 金屬離析和沉積物的堆積也是高鹽廢水處理中的常見問題。在處理過程中,高鹽廢水中的鹽類物質容易析出并在設備表面沉積,形成結垢和污垢,帶來垢下局部腐蝕風險,嚴重的情況下會堵塞管道和閥門,影響系統的正常運行。 MVR設備典型腐蝕 蒸發結晶器噴射區管路外壁腐蝕 圖1 MVR蒸發結晶器噴射區管路外壁腐蝕 蒸發結晶器內壁點蝕 圖2 MVR蒸發結晶器內壁點蝕 圖3 MVR蒸發結晶器法蘭接口焊接接頭腐蝕 3 MVR設備防腐蝕方法 耐腐蝕金屬材料 采用耐蝕等級更高的金屬材料制備MVR蒸發器等設備設施及管道是防止腐蝕的有效方法,但是耐蝕等級的提升帶來造價成本的增高。如不銹鋼的價格大概在5~6萬元/噸,鎳合金約7~9萬元/噸,工業純鈦約10~15萬元/噸,若全部選用工業純鈦,則設備成本增加約50%,將會降低市場競爭力。 防腐蝕涂層 在蒸發器金屬表面涂敷特定耐高溫、耐沖刷的防腐涂層,使鹽溶液與蒸發器的金屬壁之間產生隔離屏障,避免腐蝕性介質與金屬表面接觸,從而避免腐蝕的產生。該種方法簡單有效,且成本較低。 在該特殊工況環境下,建議使用先進耐磨防腐涂料來提高系統的耐腐蝕性能。鈦合金表面常用的防腐涂層有硅烷涂層、ZrO2涂層、CrN涂層等。不銹鋼表面常用的耐磨防腐涂層多為氧化鋁復合陶瓷涂層、聚苯胺復合涂層等。 當前采用復合涂層技術取代單一涂層技術成為研究熱點,國外研究院所開展了許多探究工作,國內尚處于起步階段。未來,采用復合涂層技術制備新型耐磨防腐涂層是解決MVR設備設施腐蝕的直接、經濟有效的方法。 緩蝕劑 緩蝕劑是一種能顯著降低金屬在侵蝕性介質中的腐蝕速度的物質,在MVR蒸發器的鹽水進料罐內加入一定比例的緩蝕劑,可以大大降低蒸發器內件的腐蝕速率,延長蒸發器使用年限。但緩蝕劑通常為有機胺或者咪唑啉類物質,添加后會改變高鹽廢水的組成,可能對MVR蒸發結晶效果帶來影響。 4 結 語
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