KR101237204B1 - Method for predicting corrosion life time of corrosion-resistant steel for desulfurization equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 종래의 단순 침지시험과 달리, 실제 탈황설비에서 발생하는 다양한 부식요소를 충분히 반영하여, 탈황설비에서의 내식강의 부식수명을 정량적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 탈황설비 환경을 흡사하게 모사하여, 부식수명예측의 정확성을 현저히 높인 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for predicting the corrosion life of corrosion resistant steel for desulfurization equipment. More specifically, unlike conventional simple immersion tests, the corrosion resistance of corrosion resistant steel in desulfurization equipment is sufficiently reflected by various corrosion factors occurring in actual desulfurization equipment. The present invention relates to a method for predicting the corrosion life of corrosion resistant steel for desulfurization equipment, which not only can quantitatively measure the life, but also simulates the actual desulfurization equipment environment, thereby significantly increasing the accuracy of corrosion life prediction.
세계적으로 환경오염에 대한 관심과 우려가 고조되는 가운데 화력발전소에서 화석연료의 연소로 인해 발생하는 배기가스는 자동차의 배기가스와 함께 황산화물(SOx)의 대표적인 발생원으로 인식되고 있으며, 이러한 황산화물은 대기오염 및 산성비의 주요 원인으로 보고되고 있다. Amid the growing interest and concern about environmental pollution in the world, the exhaust gas generated by the combustion of fossil fuels in thermal power plants is recognized as a representative source of sulfur oxides (SO x ) along with automobile exhaust gas. Is reported to be a major cause of air pollution and acid rain.
세계의 각 국가별로 이산화황(SO2) 배출에 대한 규제를 강화하고 있으며, 따라서 화력발전소의 배기가스 중 황 성분을 제거하기 위한 배연탈황설비의 설치는 필수적이다. 그러나 배연탈황설비는 전체 화력발전 시설물의 25%에 달하는 설치자본과 운영비용이 투입되므로 시설물의 내구 수명 증대를 위한 유지·보전 기술 확보가 시급한 상황이다. In many countries around the world, regulations on sulfur dioxide (SO 2 ) emissions have been tightened. Therefore, it is essential to install flue gas desulfurization facilities to remove sulfur in the exhaust gas of thermal power plants. However, flue gas desulfurization equipment requires 25% of installation capital and operating costs, so it is urgent to secure maintenance and preservation technologies to increase the service life of the facilities.
배연탈황설비의 내부에서는 황산화물을 제거하는 흡수, 산화, 환원, 흡착 등의 일련의 과정을 거치면서 고온, 고습의 조건과 함께 황, 염소, 불소 등의 부식성 이온이 습기와 함께 내벽에 고농도로 응축되면서 매우 낮은 pH를 갖는 강한 산성 응축수가 형성되는 매우 가혹한 부식 환경이 조성된다. 또한, 최근 세계적 환경 정책에 의해 인체에 위해성이 높은 다이옥신의 배출허용 기준이 강화됨에 따라 탈황설비의 운전온도가 급격히 감소하였으며, 이는 고농도의 황산/염산 응축수가 형성되기 쉬운 조건으로 이어져 부식에 의한 설비의 손상은 더욱 심각해지고 있다.Inside the flue gas desulfurization facility, a series of processes such as absorption, oxidation, reduction, and adsorption to remove sulfur oxides, along with high temperature and high humidity conditions, corrosive ions such as sulfur, chlorine, and fluorine, together with moisture, have a high concentration on the inner wall. Condensation creates a very harsh corrosive environment in which strong acid condensate with very low pH is formed. In addition, recently, the global environmental policy has strengthened the emission standard of dioxin, which is highly dangerous to human body, and the operating temperature of desulfurization equipment has decreased drastically, which leads to the condition of high concentration of sulfuric acid / hydrochloric acid condensate, which leads to corrosion The damage is getting worse.
현재 배연탈황설비 적용 강재의 부식 평가에는 설비 내부의 가혹한 부식 환경을 모사한 green death 용액(11.9% H2SO4 + 1.3% HCl + 1% FeCl3 + 1% CuCl2 또는 16.9% H2SO4 + 0.35% HCl)에서의 침지 시험이 주로 수행되고 있다. 그러나 실제 현장 설비에서는 발전설비의 정지/가동에 따른 부식 환경의 변화와 설비내 강재의 위치, 유속 등 부식에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변수가 존재하며, 실험실 시험(green death 용액 침지 시험)으로는 이러한 다양한 변수를 충분히 반영할 수 없는 한계가 있다. Current corrosion assessment of flue gas desulfurization plants is based on green death solutions (11.9% H 2 SO 4 + 1.3% HCl + 1% FeCl 3 + 1% CuCl 2 or 16.9% H 2 SO 4) that simulate the harsh corrosive environment inside the facility. Immersion test in + 0.35% HCl) is mainly performed. However, in actual field facilities, there are various variables that can affect the corrosion such as changes in the corrosion environment due to the shutdown / operation of power generation facilities, the location of steel in the facility, and the flow rate. There is a limit that cannot sufficiently reflect these various variables.
따라서, 현재의 실험실 시험을 통한 평가 결과는 실제 현장에서의 부식 결과와 정확히 일치하지 않을 수 있으며, 특히 현장 적용 소재의 정량적 부식 수명 평가는 불가능하다. 이에, 실제 현장 부식 환경과 근접한 조건에서의 평가를 통해 적용 소재의 부식 열화도 및 내구 수명을 정확히 예측하여 배연탈황설비 적용 소재의 신뢰성을 확보할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. Therefore, the results of current laboratory tests may not be exactly the same as the actual corrosion results in the field, and in particular, the quantitative corrosion life assessment of the field application material is not possible. Therefore, it is required to develop a technology that can accurately predict the corrosion deterioration degree and endurance life of the applied material through the evaluation under conditions close to the actual on-site corrosion environment to secure the reliability of the applied flue gas desulfurization equipment.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 단순 침지시험과 달리, 탈황설비의 운행 및 휴지상태, 탈황설비내 강재의 위치, 황산풍의 유속, 온도 등의 탈황설비의 가동조건에 따른 다양한 부식요소를 충분히 반영함으로써, 탈황설비에서의 내식강의 부식수명을 정량적으로 측정할 수 있는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, unlike the conventional simple immersion test, a variety of corrosion depending on the operating conditions of the desulfurization equipment operation and rest of the desulfurization equipment, the position of the steel in the desulfurization equipment, the flow rate of sulfuric acid, temperature, etc. It is an object of the present invention to provide a method for predicting the corrosion life of corrosion resistant steel for desulfurization equipment, which can quantitatively measure the corrosion life of corrosion resistant steel in the desulfurization equipment by sufficiently reflecting the elements.
또한, 실제 탈황설비의 부식환경을 흡사하게 모사함으로써, 부식수명예측의 정확성을 현저히 높일 수 있는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a method for predicting the corrosion life of corrosion resistant steel for desulfurization facilities that can significantly improve the accuracy of corrosion life prediction by simulating the corrosion environment of actual desulfurization facilities.
또한, 분무량, 분무시간, 부식가속화 공정의 사이클 등의 수치를 최적화함으로써, 실제 탈황설비 환경에서의 부식특성을 보다 정확하게 측정할 수 있는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a method for predicting the corrosion life of corrosion resistant steel for desulfurization equipment that can more accurately measure the corrosion characteristics in the actual desulfurization facility environment by optimizing values such as spray amount, spray time, and cycle of corrosion acceleration process. .
뿐만 아니라, 다양한 실제 탈황설비에서의 부식요소를 모사하면서도, 공정을 단순화시켰으며, 최적의 부식가속화를 통해, 빠른 시간안에 부식수명을 예측할 수 있어 경제성을 향상시킨 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, while simulating the corrosion factors in various actual desulfurization facilities, the process is simplified and the corrosion life of corrosion resistant steels for desulfurization facilities can be improved economically by optimizing the corrosion speed and predicting the corrosion life in a short time. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법은, 챔버 내부에 시편을 장착하는 준비단계; 상기 챔버내로 100℃ 내지 200℃의 열풍을 100㎥/hr 내지 300㎥/hr의 유량으로 투입하는 열풍주입단계; 상기 챔버내로 황산용액을 분무하는 황산분무단계; 상기 챔버내로 물을 분무하는 물분무단계; 및 상기 시편의 중량감소를 측정하여, 부식수명을 예측하는 부식수명 예측단계;를 포함하며, 상기 황산분무단계에서, 상기 황산용액은, 5 내지 20부피%의 황산과 80 내지 95부피%의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment according to the present invention for achieving the above object, the preparation step of mounting a specimen inside the chamber; Hot air injection step of introducing hot air of 100 ℃ to 200 ℃ at a flow rate of 100 ㎥ / hr to 300 ㎥ / hr into the chamber; Sulfuric acid spraying step of spraying sulfuric acid solution into the chamber; A water spray step of spraying water into the chamber; And a corrosion life prediction step of predicting the corrosion life by measuring the weight loss of the specimen. In the sulfuric acid spraying step, the sulfuric acid solution is 5 to 20% by volume of sulfuric acid and 80 to 95% by volume of water. Characterized in that comprises a.
상기 부식수명 예측단계 이전에, 상대습도가 30% 내지 50%가 되도록 15℃ 내지 30℃하에서 건조하는 건조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Before the corrosion life prediction step, the drying step of drying at 15 ℃ to 30 ℃ so that the relative humidity is 30% to 50%; characterized in that it further comprises.
또한, 상기 준비단계에서, 상기 시편의 장착위치는, 상기 챔버의 상부, 하부 또는 측면부 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하며, 상기 황산분무단계에서, 실제 탈황설비의 부식조건에 따라, 상기 황산용액에, 염산 또는 플루오르화산 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the preparation step, the mounting position of the specimen, characterized in that at least one of the upper, lower or side portion of the chamber, in the sulfuric acid spraying step, depending on the corrosion conditions of the actual desulfurization equipment, It is characterized in that it further comprises at least one of hydrochloric acid or fluoric acid.
상기 황산분무단계의 황산용액과 물의 분무시간은, 실제 탈황설비의 탈황공정과 살수공정의 운영시간에 비례적으로 설정하며, 상기 황산분무단계 및 상기 물분무단계에서 상기 챔버내부의 온도는 45℃ 내지 85℃, 또는 90℃ 내지 190℃인 것을 특징으로 한다. The spraying time of the sulfuric acid solution and water in the sulfuric acid spraying step is set in proportion to the operating time of the actual desulfurization process and the watering process of the desulfurization facility, and the temperature inside the chamber in the sulfuric acid spraying step and the water spraying step is 45 ° C. to 85 ° C, or 90 ° C to 190 ° C.
또한, 상기 부식수명 예측단계는, 상기 시편을 세척액을 이용하여 세척하는 부식생성물 제거단계; 상기 시편의 중량을 측정하는 중량 측정단계; 이하 수학식 1에 따라 상기 시편의 부식속도를 산출하는 부식속도 산출단계; 및 상기 시편의 두께에 따라, 상기 부식속도 산출단계에서 산출된 부식속도를 이용하여 상기 시편의 부식수명을 산출하는 부식수명 산출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the corrosion life prediction step, the corrosion product removing step of washing the specimen using a cleaning liquid; A weight measurement step of measuring the weight of the specimen; A corrosion rate calculating step of calculating a corrosion rate of the specimen according to
<수학식 1>&Quot; (1) "
부식속도(mm/year) = 87.6 x (W / D·A·T)Corrosion Rate (mm / year) = 87.6 x (W / D · A · T)
* W: 상기 시편의 중량손실량(mg), D: 상기 시편의 밀도 (g/㎤)* W: weight loss of the specimen (mg), D: density of the specimen (g / cm 3)
* A: 상기 시편의 노출면적 (㎠), T: 부식시간(hour)
* A: exposed area of the specimen (cm 2), T: corrosion time (hour)
본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 따르면, 종래의 단순 침지시험과 달리, 탈황설비의 운행 및 휴지상태, 탈황설비내 강재의 위치, 황산풍의 유속, 온도 등의 탈황설비의 가동조건에 따른 다양한 부식요소를 충분히 반영함으로써, 탈황설비에서의 내식강의 부식수명을 정량적으로 측정할 수 있는 장점이 있다. According to the method for predicting the corrosion life of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention, unlike the conventional simple immersion test, operating conditions of the desulfurization equipment such as the operation and rest state of the desulfurization equipment, the position of the steel in the desulfurization equipment, the flow rate of sulfuric acid wind, the temperature, etc. By sufficiently reflecting the various corrosion factors according to, there is an advantage that can quantitatively measure the corrosion life of the corrosion-resistant steel in desulfurization equipment.
또한, 실제 탈황설비의 부식환경을 흡사하게 모사함으로써, 부식수명예측의 정확성을 현저히 높일 수 있는 장점이 있다. In addition, by simulating similar to the corrosion environment of the actual desulfurization equipment, there is an advantage that can significantly increase the accuracy of the corrosion life prediction.
또한, 분무량, 분무시간, 부식가속화 공정의 사이클 등의 수치를 최적화함으로써, 실제 탈황설비 환경에서의 부식특성을 보다 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다. In addition, by optimizing values such as spray amount, spray time, cycle of corrosion acceleration process, etc., there is an advantage that the corrosion characteristics in the actual desulfurization facility environment can be measured more accurately.
뿐만 아니라, 다양한 실제 탈황설비에서의 부식요소를 모사하면서도, 공정을 단순화시켰으며, 최적의 부식가속화를 통해, 빠른 시간안에 부식수명을 예측할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, while simulating the corrosion factors in various actual desulfurization facilities, the process is simplified, and through the optimum corrosion acceleration, it is possible to predict the corrosion life in a short time to improve the economics.
도 1은 본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 2는 본 발명에서, 챔버의 일실시예를 나타난 사시도
도 3은 실제 탈황설비의 구조를 나타낸 평면도
도 4는 본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 의해 부식된 시편을 촬영한 사진
도 5는 본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 의해 측정된 질량손실량과 사이클간의 관계를 나타낸 그래프
도 6는 본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 의해 측정된 부식속도와 사이클간의 관계를 나타낸 그래프1 is a flow chart sequentially showing a method for predicting the corrosion life of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention
Figure 2 is a perspective view of one embodiment of a chamber in the present invention
3 is a plan view showing the structure of the actual desulfurization facility
Figure 4 is a photograph of the specimen corroded by the corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention
5 is a graph showing the relationship between the mass loss and the cycle measured by the corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention
6 is a graph showing the relationship between the corrosion rate and the cycle measured by the corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention
이하, 본 발명에 의한 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention with respect to the corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment according to the present invention will be described in detail. The present invention may be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법은, 도 1에 나타난 바와 같이, 준비단계(S10), 열풍주입단계(S11), 황산분무단계(S20), 물분무단계(S30), 건조단계(S40) 및 부식수명 예측단계(S50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention, as shown in Figure 1, the preparation step (S10), hot air injection step (S11), sulfuric acid spraying step (S20), water spraying step (S30), drying step ( S40) and corrosion life prediction step (S50) is characterized in that it comprises.
먼저, 상기 준비단계(S10)는 챔버 내부에 시편을 장착하는 단계이다. 이는 부식수명을 예측하기 원하는 종류의 시편을 챔버에 장착하고, 챔버내의 시편의 장착위치를 달리함으로써, 탈황설비의 기하학적 구조의 영향을 고려하여 부식수명의 예측 정확도를 높이기 위한 공정이다.First, the preparation step (S10) is a step of mounting the specimen inside the chamber. This is a process for increasing the prediction accuracy of corrosion life in consideration of the influence of the geometry of the desulfurization equipment by mounting the specimen of the type desired to predict the corrosion life in the chamber, and by changing the mounting position of the specimen in the chamber.
상기 챔버는, 탈황설비의 위치별 부식수명을 측정할 수 있도록 모사가능한 어떠한 형태이든 무방하나, 적어도 6면을 갖는 형태인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 도 2에 나타난 바와 같이, 12면체를 갖는 형태, 즉, 투입부 및 배출부(10), 상부(20), 측면부(30) 및 하부(40)를 갖는 형태인 것이 효과적이다. The chamber may be any shape that can be simulated so as to measure the corrosion life of each location of the desulfurization equipment, but it is preferable that the chamber has at least six sides, more preferably, as shown in FIG. It is effective to have a form having, that is, a form having the inlet and
또한, 상기 시편은, 탈황설비의 부식 환경에서 부식특성 관찰 및 부식 수명을 예측하고자 하는 재료를 사용하며, 시험편의 크기 및 형태를 실험조건에 맞게 설정하는 것이 효과적이다.In addition, the specimen, using the material to observe the corrosion characteristics and predict the corrosion life in the corrosion environment of the desulfurization equipment, it is effective to set the size and shape of the test specimen to the experimental conditions.
상기 준비단계(S10)에서, 상기 시편의 장착위치는, 탈황설비의 위치별 부식정도를 측정하기에 적합한 곳이면 챔버의 어느 곳에 위치해도 무방하나, 상기 챔버의 상부(20), 하부(40) 또는 측면부(30) 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. In the preparation step (S10), the mounting position of the specimen may be located anywhere in the chamber as long as it is suitable for measuring the degree of corrosion of each location of the desulfurization facility, the
이렇게 본 발명에서는 시편의 위치를 달리할 수 있어, 실제 탈황설비에서 위치에 따라 현저히 부식정도가 차이나는 부분에 대해 대응이 가능하여, 탈황설비 내부의 기하학적 형상과 배기가스의 유동에 따른 위치별 부식수명을 보다 정확히 예측할 수 있는 장점이 있다.Thus, in the present invention, it is possible to change the position of the specimen, it is possible to correspond to the part where the degree of corrosion is significantly different depending on the position in the actual desulfurization equipment, the position-specific corrosion according to the geometry of the desulfurization equipment and the flow of exhaust gas The advantage is that the life expectancy can be predicted more accurately.
다음으로, 열풍주입단계(S11)는 상기 챔버 내부로 열풍을 통과시키는 단계로, 바람직하게는, 상기 준비단계(S10) 이후부터 상기 건조단계(S40)이전까지, 상기 챔버내로 100℃ 내지 200℃의 열풍을 100㎥/hr 내지 300㎥/hr의 속도로 통과시키는 단계이다. 이는 석탄화력 발전소 배연탈황설비 등에서 이루어지는 공정이다.Next, the hot air injection step (S11) is a step of passing the hot air into the chamber, preferably, from the preparation step (S10) to before the drying step (S40), into the chamber 100 ℃ to 200 ℃ The step of passing the hot air at a rate of 100 ㎥ / hr to 300 ㎥ / hr. This process is performed in a coal-fired power plant flue gas desulfurization facility.
여기서, 열풍의 온도는 100℃ 내지 200℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 130℃ 내지 160℃인 것이 효과적이며, 상기 열풍의 유량은 100㎥/hr 내지 300㎥/hr인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 180㎥/hr 내지 220㎥/hr인 것이 효과적이다. 이는 본 발명의 부식수명 예측시스템에서, 실제 열풍공정의 부식정도를 효과적으로 모사할 수 있도록 최적화한 것이다. Here, it is preferable that the temperature of hot air is 100 degreeC-200 degreeC, More preferably, it is effective that it is 130 degreeC-160 degreeC, It is preferable that the flow volume of the said hot air is 100 m <3> / hr-300 m <3> / hr, More Preferably it is effective that it is 180 m <3> / hr-220 m <3> / hr. This is optimized in the corrosion life prediction system of the present invention, to effectively simulate the corrosion degree of the actual hot air process.
상기 열풍주입단계(S11)는 상기 준비단계(S10)이후부터 상기 건조단계(S40)이전까지 이루어지는 것이 효과적이다.The hot air injection step (S11) is effectively made from after the preparation step (S10) to before the drying step (S40).
타 단계와 동시에 지속적으로 이루어짐으로써, 챔버내의 온도를 효과적으로 제어할 뿐만 아니라, 실제 탈황설비 내부의 배기가스 유동을 보다 정확하게 모사할 수 있는 장점이 있다.
By being made continuously at the same time as other steps, not only can effectively control the temperature in the chamber, but also can more accurately simulate the exhaust gas flow in the actual desulfurization system.
다음으로, 황산분무단계(S20)는 상기 챔버내로 열풍과 함께 황산용액을 분무하는 단계이다. 이는 탈황설비의 가동시 조건을 모사한 것으로, 황산풍의 이동을 모사하는 공정이다. Next, the sulfuric acid spraying step (S20) is a step of spraying sulfuric acid solution with the hot air into the chamber. This simulates the conditions of operation of the desulfurization equipment, and simulates the movement of sulfuric acid wind.
여기서, 상기 황산용액은 5 내지 20부피%의 황산과 80 내지 95부피%의 물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 실제 중유, 석탄 화력발전소 등의 탈황설비의 황산풍 성분을 분석하여, 실제와 흡사하도록 모사한 것이다. 이 함량범위를 벗어나는 경우에는, 부식메커니즘의 변화에 의하여, 탈황설비 환경모사의 정확도가 현저히 저하되는 문제가 있다.Here, the sulfuric acid solution preferably comprises 5 to 20% by volume of sulfuric acid and 80 to 95% by volume of water. It analyzes the sulphate-like components of desulfurization facilities such as heavy oil and coal-fired power plants, and simulates them. If it is out of this content range, there is a problem that the accuracy of environmental desulfurization facility simulation is significantly lowered by the change of the corrosion mechanism.
더 바람직하게는, 상기 황산용액에 염산 또는 플루오르화산 중 적어도 하나를 더 포함하는 것이 효과적이다. 이는 실제 탈황공정에서, 노점온도 저하 및 배기가스에 존재하는 미소성분에 의해, 염산과 플루오르화산이 용액내에 존재할 수 있기 때문에, 보다 정확한 모사를 위해 더 포함시키는 것이 바람직하다. More preferably, it is effective to further include at least one of hydrochloric acid or fluorinated acid in the sulfuric acid solution. In the actual desulfurization process, hydrochloric acid and fluoric acid may be present in the solution due to the lower dew point temperature and the microcomponents present in the exhaust gas, so it is preferable to further include it for more accurate simulation.
여기서, 염산은 0.5 내지 5부피%의 염산과 95 내지 99.5부피%의 물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 플루오르화산은 0.01 내지 0.5부피%의 플루오르화산과 99.5 내지 99.99부피%의 물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The hydrochloric acid preferably comprises 0.5 to 5% by volume of hydrochloric acid and 95 to 99.5% by volume of water, and the fluorinated acid comprises 0.01 to 0.5% by volume of fluorinated acid and 99.5 to 99.99% by volume of water. It is preferable.
또한, 상기 황산분무단계(S20)에서, 상기 황산용액의 분무량은, 25ml/min 내지 50ml/min인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 35ml/min 내지 45ml/min인 것이 효과적이다. 25ml/min미만이거나 50ml/min를 초과하는 경우에는 챔버 내에서 시편과 접촉하는 황산풍의 양이 매우 작아지거나 커져, 부식특성을 정확히 측정하기 어려운 문제가 있다. In addition, in the sulfuric acid spraying step (S20), the spray amount of the sulfuric acid solution is preferably 25ml / min to 50ml / min, more preferably 35ml / min to 45ml / min is effective. If less than 25ml / min or more than 50ml / min, the amount of sulfuric acid wind in contact with the specimen in the chamber is very small or large, there is a problem that it is difficult to accurately measure the corrosion characteristics.
다음으로, 물분무단계(S30)는 상기 챔버내로 물을 분무하는 단계이다. 이는 탈황설비의 운행과정 중 내부 벽면에 농축된 산을 세척하기 위한 살수공정을 모사한 것이다. Next, the water spray step (S30) is a step of spraying water into the chamber. This simulates the sprinkling process for washing the concentrated acid on the inner wall during the operation of the desulfurization plant.
상기 물분무단계(S30)에서, 상기 물의 분무량은, 60ml/min 내지 120ml/min인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90ml/min 내지 110ml/min인 것이 효과적이다. 60ml/min미만이거나 120ml/min를 초과하는 경우에는 실제 탈황설비내의 살수과정과의 차이로 인해, 부식특성을 정확히 측정하기 어려운 문제가 있다. In the water spraying step (S30), the spray amount of the water, preferably 60ml / min to 120ml / min, more preferably 90ml / min to 110ml / min is effective. If less than 60ml / min or more than 120ml / min, due to the difference with the watering process in the actual desulfurization equipment, there is a problem that it is difficult to accurately measure the corrosion characteristics.
또한, 상기 황산분무단계(S20)의 황산용액 분무시간은, 실제 탈황설비의 가동기간 중 황산응축에 대한 노출시간과 살수시간의 비율을 정확히 모사하여, 시험조건을 최적화한 것이다. 본 실시예에서는 국내화력발전소의 탈황설비 가동조건을 고려하여 상기 황산분무단계의 황산용액 분무시간이 상기 물분무단계(S30)의 물 분무시간의 3 내지 6배로 설정하였다. 상기 분무시간간의 비율범위를 벗어나는 경우에는, 실제 탈황설비 가동환경과의 차이로 인해, 부식측정의 정확도가 떨어질 가능성이 있다.In addition, the sulfuric acid solution spraying time of the sulfuric acid spraying step (S20) is to accurately simulate the ratio of the exposure time and the watering time for sulfuric acid condensation during the operation of the actual desulfurization equipment, to optimize the test conditions. In this embodiment, the sulfuric acid solution spraying time of the sulfuric acid spraying step is set to 3 to 6 times the water spraying time of the water spraying step (S30) in consideration of operating conditions of the desulfurization facility of the domestic thermal power plant. If it is out of the ratio range between the spraying times, due to the difference with the actual desulfurization plant operating environment, there is a possibility that the accuracy of corrosion measurement is reduced.
또한, 상기 황산분무단계(S20) 및 상기 물분무단계(S30)에서, 상기 챔버내부의 온도는, 45℃ 내지 85℃인 저온영역 또는 90℃ 내지 190℃인 고온영역인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 70℃ 내지 80℃인 저온영역 또는 130℃ 내지 170℃인 고온영역인 것이 효과적이다. 이는 탈황설비내의 저온영역부분에 대한 부식측정과, 고온영역부분에 대한 부식측정을 달리하기 위한 것이다.In addition, in the sulfuric acid spraying step (S20) and the water spraying step (S30), the temperature inside the chamber is preferably a low temperature region of 45 ℃ to 85 ℃ or a high temperature region of 90 ℃ to 190 ℃, more preferably Is effective in the low temperature region of 70 ° C to 80 ° C or the high temperature region of 130 ° C to 170 ° C. This is for different corrosion measurement on the low temperature region and the corrosion measurement on the high temperature region in the desulfurization plant.
이러한 온도범위는 실제 탈황설비의 환경을 모사하기 위해, 국내 탈황설비의 현장조사 및 수차례의 실험을 통해, 이를 영역별로 본 발명의 부식수명 예측의 정확도를 높일 수 있는 최적의 온도로 특정한 것이다.This temperature range is specified as the optimum temperature to increase the accuracy of the corrosion life prediction of the present invention for each region through the field investigation and several experiments of the domestic desulfurization facility to simulate the environment of the actual desulfurization facility.
도 3 및 이하 <표 1>에 나타난 바와 같이, 실제 탈황설비의 일예를 보면, 탈황설비 위치별로 비교적 저온영역과 고온영역이 존재하며, 부식성이 높은 구간은 저온영역에 주로 분포하게 된다. 이는 저온 영역에서 배기가스의 온도가 황산의 이슬점 이하로 온도가 낮아짐에 따라 황산의 응축이 보다 용이하여 저온부식 조건이 형성되기 때문이다. As shown in FIG. 3 and the following Table 1, as an example of the actual desulfurization facility, relatively low temperature areas and high temperature areas exist for each location of the desulfurization facility, and a highly corrosive section is mainly distributed in the low temperature area. This is because condensation of sulfuric acid is easier to form as the temperature of the exhaust gas is lower than the dew point of sulfuric acid in the low temperature region, thereby forming a low temperature corrosion condition.
종래에 이러한 영역별 부식가속화요소를 고려하지 않는 단순한 침지시험으로는, 도 3에 나타난 바와 같은, 온도, 영역별 부식정도의 차이를 부식수명 예측에 사용하지 못하여, 그 결과의 신뢰성이 현저히 저하되는 문제를 본 발명에서 해결한 것이다.In the conventional immersion test which does not consider the corrosion acceleration factor for each region, the difference in temperature and region corrosion degree as shown in FIG. 3 cannot be used for the prediction of corrosion life, and the reliability of the result is significantly lowered. The problem is solved in the present invention.
(50~70℃)④ Duct Cooler-Absorption Tower
(50 ~ 70 ℃)
(175~180℃)① Dust Collector-GGH Duct
(175 ~ 180 ℃)
(135℃)② GGH-Duct Cooler
(135 ℃)
(50℃)⑥ Absorption tower-mist eliminator
(50 ℃)
(50℃)⑦ Mist Eliminator-GGH
(50 ℃)
다음으로, 상기 물분무단계(S30) 이후, 부식수명 예측단계(S50) 전에, 추가공정으로써, 건조단계(S40)를 더 포함할 수 있다. Next, after the water spraying step (S30), before the corrosion life prediction step (S50), as an additional process, may further comprise a drying step (S40).
또한, 건조단계(S40)는 상기 물분무단계(S30) 이후에, 상대습도가 30% 내지 50%가 되도록 15℃ 내지 30℃하에서 건조하는 단계이다. 이는 휴지상태에서 물분무후의 추가 건조모드가 실행되는 증유화력발전소 배연탈황설비 등을 모사한 과정이다.In addition, the drying step (S40) is a step of drying at 15 ℃ to 30 ℃ after the water spray step (S30), so that the relative humidity is 30% to 50%. This is a process that simulates a flue gas desulfurization plant in an incineration thermal power plant in which an additional drying mode is executed after water spraying in the idle state.
여기서의 상대습도 및 건조온도는 실제 탈황설비의 환경과 흡사하도록 최적화한 수치이다.The relative humidity and drying temperature here are values optimized to resemble the environment of a real desulfurization plant.
상기 본 발명의 열풍주입단계(S11), 황산분무단계(S20), 물분무단계(S30) 및 건조단계(S40)는, 모두 부식가속화공정에 해당한다.Hot air injection step (S11), sulfuric acid spraying step (S20), water spraying step (S30) and drying step (S40) of the present invention, all correspond to a corrosion acceleration process.
이러한 부식가속화공정은, 실시예에 따라, 상기 나타난 바와 같이, 열풍주입단계(S11)->황산분무단계(S20)->물분무단계(S30) 또는 열풍주입단계(S11)->황산분무단계(S20)->물분무단계(S30)->건조단계(S40) 등으로 구현될 수 있다. This corrosion acceleration process, according to the embodiment, as shown above, hot air injection step (S11)-> sulfuric acid spraying step (S20)-> water spraying step (S30) or hot air injection step (S11)-> sulfuric acid spraying step ( S20)-> water spraying step (S30)-> drying step (S40) and the like can be implemented.
마지막으로, 부식수명 예측단계(S50)는 상기 시편의 중량감소를 측정하여, 부식수명을 예측하는 단계이다. 이는 상기 부식가속화공정을 거친 시편을 통해, 부식수명을 예측하는 공정이다. Finally, the corrosion life prediction step (S50) is a step of predicting the corrosion life by measuring the weight loss of the specimen. This is a process of predicting corrosion life through the specimens subjected to the corrosion acceleration process.
상기 부식수명 예측단계(S50)는, 부식생성물 제거단계(S51), 중량 측정단계(S52), 부식속도 산출단계(S53) 및 부식수명 산출단계(S54)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The corrosion life prediction step (S50), preferably comprises a corrosion product removal step (S51), weight measurement step (S52), corrosion rate calculation step (S53) and corrosion life calculation step (S54).
부식생성물 제거단계(S51)는 상기 시편을 세척액을 이용하여 세척하는 단계이다. 이는 시편의 중량감소를 정확하게 측정하기 위하여, 부식으로 인해 생성되어 시편에 부착되어 있는 부식생성물을 제거하는 공정이다.Corrosion product removal step (S51) is a step of washing the specimen using a cleaning liquid. This is a process to remove the corrosion products generated by corrosion and attached to the specimen in order to accurately measure the weight loss of the specimen.
여기서, 세척액은 염산 35부피% 내지 65부피%, 증류수 35부피% 내지 65부피%를 포함하여 이루어지며, 상기 세척액 100중량부에 대하여, 헥사메틸렌 테르라민을 3 내지 6중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이 세척액을 사용하는 것이 수차례 실험결과, 시편의 손상을 줄이면서, 부식생성물을 가장 효과적으로 제거할 수 있었다. Here, the washing solution comprises 35% to 65% by volume of hydrochloric acid, 35% to 65% by volume of distilled water, it is preferable to further include 3 to 6 parts by weight of hexamethylene terramine with respect to 100 parts by weight of the washing solution. Do. In the present invention, the use of this washing solution was able to remove the corrosion products most effectively while reducing the damage of the test specimens several times.
또한, 부식생성물 제거단계(S51)의 공정시간은 5 내지 20분인 것이 바람직하며, 세척시 온도는 15 내지 30℃인 것이 세척효율을 높이는데 효과적이다.In addition, the process time of the corrosion product removal step (S51) is preferably 5 to 20 minutes, the temperature at the time of washing is 15 to 30 ℃ is effective to increase the cleaning efficiency.
또한, 중량 측정단계(S52)는 상기 시편의 중량을 측정하는 단계이다. 이는 부식가속화공정을 통해, 시편의 부식에 의한 중량 손실량을 측정하기 위하여, 부식가속화 공정 전후의 중량을 측정하는 공정이다. 측정방식은 시편의 중량을 정확히 측정할 수 있다면, 어떠한 방식을 적용해도 무방하다. In addition, the weighing step (S52) is a step of measuring the weight of the specimen. This is a process of measuring the weight before and after the corrosion acceleration process in order to measure the weight loss due to corrosion of the specimen through the corrosion acceleration process. As long as the measurement method can accurately measure the weight of the specimen, any method may be applied.
부식속도 산출단계(S53)는 이하 수학식 1에 따라 상기 시편의 부식속도를 산출하는 단계이다. 이는 시편의 중량손실량과 부식시간 등의 요소를 고려하여, 부식속도를 정량적으로 산출하기 위한 단계이다.The corrosion rate calculating step (S53) is a step of calculating the corrosion rate of the specimen according to
<수학식 1>&Quot; (1) "
부식속도(mm/year) = 87.6 x (W / D·A·T)Corrosion Rate (mm / year) = 87.6 x (W / D · A · T)
* W: 상기 시편의 중량손실량(mg), D: 상기 시편의 밀도 (g/㎤)* W: weight loss of the specimen (mg), D: density of the specimen (g / cm 3)
* A: 상기 시편의 노출면적 (㎠), T: 부식시간(hour)* A: exposed area of the specimen (cm 2), T: corrosion time (hour)
여기서, 부식시간은, 부식가속화공정에서 황산분무단계에 의해, 황산용액에 노출되는 시간을 의미한다.Here, the corrosion time means the time exposed to the sulfuric acid solution by the sulfuric acid spraying step in the corrosion acceleration process.
또한, 부식수명 산출단계(S54)는 상기 시편의 두께에 따라, 상기 부식속도 산출단계(S53)에서 산출된 부식속도를 이용하여 상기 시편의 부식수명을 산출하는 단계이다. 이는 부식속도를 이용하여, 최종적으로 부식수명을 예측하는 단계이다.In addition, the corrosion life calculation step (S54) is a step of calculating the corrosion life of the specimen using the corrosion rate calculated in the corrosion rate calculation step (S53) according to the thickness of the specimen. This is the step of predicting the corrosion life finally using the corrosion rate.
예를 들면, 산출된 부식속도가 27.86mm/year라면, 연간 약 27.86mm의 두께 감소가 일어난다는 의미이므로, 시편이 30mm였다면, 약 393일, 시편이 60mm였다면, 약 786일간 해당 시편을 탈황설비에 사용할 수 있다는 결과가 산출되게 된다. For example, if the calculated corrosion rate is 27.86mm / year, it means that the thickness decrease is about 27.86mm per year.If the specimen is 30mm, if the specimen is 60mm, the specimen is desulfurized for about 786 days. Results in the use of
즉, 종래와 달리, 본 발명에서는, 상기 과정을 통해, 부식수명을 명확한 시간 단위로 정량적으로 예측이 가능한 장점이 있다. That is, unlike the prior art, in the present invention, through the above process, there is an advantage that can be quantitatively predict the corrosion life in a clear time unit.
이하에서는 본 발명의 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법으로, 실제 실험을 진행한 결과를 살펴보도록 한다. Hereinafter, the corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment of the present invention, look at the results of the actual experiment.
먼저, 도 4는 부식가속화공정 반복횟수(사이클)와 시편의 위치에 따른, 부식정도를 측정하기 위해, 본 발명을 실시한 결과로, 시편의 부식표면을 촬영한 사진이다. First, Figure 4 is a photograph of the corrosion surface of the specimen as a result of the present invention, in order to measure the degree of corrosion, depending on the corrosion acceleration process repetition frequency (cycle) and the position of the specimen.
도 4에 나타난 바와 같이, 부식가속화공정이 반복됨에 따라, 회백색의 부식생성물의 형성이 증가하는 것으로 보아, 부식이 진행됨을 알 수 있으며, 장착위치가 상부, 측면부, 하부 순으로 부식생성물의 형성이 증가함을 알 수 있다. As shown in Figure 4, as the corrosion acceleration process is repeated, it can be seen that the formation of the grayish gray corrosion product is increased, the corrosion proceeds, the installation position of the corrosion product in the order of the top, side, bottom It can be seen that the increase.
또한, 도 5 및 도 6은, 본 발명에 따라 실시한 실험에서 측정된, 중량손실량과 부식속도에 관한 그래프로써, 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 시편 표면의 부식생성물 형성과 유사한 경향으로, 하부측의 부식가혹도가 가장 높았으며, 상부측의 부식가혹도가 가장 낮은 것을 확인하였다. 이는 황산 미스트 및 벽면에 응결된 황산응축수가 중력에 의해, 하부에 고이게 되며, 실제 배연탈황설비의 덕트에서도 하부측의 부식손상이 큰 현상과 유사한 결과이다.5 and 6 are graphs of weight loss and corrosion rate measured in an experiment conducted in accordance with the present invention. As shown in FIGS. 5 and 6, similar to the formation of corrosion products on the surface of specimens, It was confirmed that the corrosion severity of the lower side was the highest and the corrosion severity of the upper side was the lowest. This is a result similar to the phenomenon that the sulfuric acid condensate condensed on the sulfuric acid mist and the wall is accumulated by gravity, and the corrosion damage on the lower side is great even in the duct of the flue gas desulfurization facility.
상기 실험을 통해, 본 발명이 실제 탈황설비의 부식과정을 효과적으로 모사하고 있음을 알 수 있으며, 이렇게 실제와 흡사한 환경이므로, 그에 따라 측정된 부식수명 및 부식속도의 정량적 측정결과 또한 실제와의 정확도가 매우 우수함을 알 수 있다.
Through the above experiments, it can be seen that the present invention effectively simulates the corrosion process of the actual desulfurization equipment, and because it is similar to the actual environment, the quantitative measurement results of the corrosion life and the corrosion rate thus measured are also accurate with the actual conditions. It can be seen that very good.
이상, 본 발명의 구성을 중심으로 일실시예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 일실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 할 수 있는 변형 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.In the above, the configuration of the present invention was described in detail with reference to one embodiment. However, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and may be embodied in various forms of embodiments within the appended claims. Without departing from the gist of the invention as claimed in the claims, it is intended that such modifications can be made by anyone of ordinary skill in the art to be within the scope of the claims.
10: 챔버의 투입부 및 배출부
20: 챔버의 상부
30: 챔버의 측면부 (좌,우)
40: 챔버의 하부 10: inlet and outlet of the chamber
20: upper part of the chamber
30: side of chamber (left and right)
40: lower part of the chamber
Claims (6)
상기 챔버 내부로 열풍을 통과시키는 열풍주입단계;
상기 챔버내로 황산용액을 분무하는 황산분무단계;
상기 챔버내로 물을 분무하는 물분무단계; 및
상기 시편의 중량감소를 측정하여, 부식수명을 예측하는 부식수명 예측단계;를 포함하며,
상기 황산분무단계에서, 상기 황산용액은, 5 내지 20부피%의 황산과 80 내지 95부피%의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
Preparing a specimen in the chamber;
Hot air injection step of passing the hot air into the chamber;
Sulfuric acid spraying step of spraying sulfuric acid solution into the chamber;
A water spray step of spraying water into the chamber; And
And a corrosion life prediction step of measuring a weight loss of the specimen to predict corrosion life.
In the sulfuric acid spraying step, the sulfuric acid solution, 5 to 20% by volume of sulfuric acid and 80 to 95% by volume of water corrosion corrosion prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment characterized in that it comprises.
상기 물분무단계 이후에, 상대습도가 30% 내지 50%가 되도록 15℃ 내지 30℃하에서 건조하는 건조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
The method of claim 1,
After the water spraying step, a drying step of drying at 15 ℃ to 30 ℃ so that the relative humidity is 30% to 50%; Corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization facility further comprising
상기 준비단계에서, 상기 시편의 장착위치는, 상기 챔버의 상부, 하부 또는 측면부 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
The method of claim 1,
In the preparation step, the mounting position of the specimen, corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment, characterized in that at least one of the upper, lower or side portion of the chamber.
상기 황산분무단계에서, 상기 황산용액에, 염산 또는 플루오르화산 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
The method of claim 1,
In the sulfuric acid spraying step, the sulfuric acid solution, hydrochloric acid or fluoric acid further comprises at least one of the corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization facilities
상기 황산분무단계 및 상기 물분무단계에서, 상기 챔버내부의 온도는, 45℃ 내지 85℃, 또는 90℃ 내지 190℃인 것을 특징으로 하는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
The method of claim 1,
In the sulfuric acid spraying step and the water spraying step, the temperature inside the chamber is 45 ° C to 85 ° C, or 90 ° C to 190 ° C corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment, characterized in that
상기 부식수명 예측단계는,
상기 시편을 세척액을 이용하여 세척하는 부식생성물 제거단계;
상기 시편의 중량을 측정하는 중량 측정단계;
이하 수학식 1에 따라 상기 시편의 부식속도를 산출하는 부식속도 산출단계; 및
상기 시편의 두께에 따라, 상기 부식속도 산출단계에서 산출된 부식속도를 이용하여 상기 시편의 부식수명을 산출하는 부식수명 산출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
<수학식 1>
부식속도(mm/year) = 87.6 x (W / D·A·T)
* W: 상기 시편의 중량손실량(mg), D: 상기 시편의 밀도 (g/㎤)
* A: 상기 시편의 노출면적 (㎠), T: 부식시간(hour)3. The method according to claim 1 or 2,
The corrosion life prediction step,
Removing corrosion products by washing the specimen using a washing solution;
A weight measurement step of measuring the weight of the specimen;
A corrosion rate calculating step of calculating a corrosion rate of the specimen according to Equation 1 below; And
Corrosion life calculation method for calculating the corrosion life of the specimen using the corrosion rate calculated in the corrosion rate calculation step according to the thickness of the specimen; corrosion life prediction method of the corrosion resistant steel for desulfurization equipment comprising a
&Quot; (1) "
Corrosion Rate (mm / year) = 87.6 x (W / D · A · T)
* W: weight loss of the specimen (mg), D: density of the specimen (g / cm 3)
* A: exposed area of the specimen (cm 2), T: corrosion time (hour)
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