余热锅炉省煤器腐蚀机理的研究

余热锅炉省煤器腐蚀机理的研究余热锅炉省煤器腐蚀机理的研究 余热锅炉省煤器是其中的一个重要的设备 关乎余热锅炉 的使用效果 因此 讨论余热锅炉省煤器腐蚀问题非常有必要 这是提高余热锅炉省煤器使用质量的一个重要的环节 余热锅炉省煤器腐蚀概述余热锅炉省煤器腐蚀概述 余热锅炉可以分为两类 一类为对工业生产过程中产生的 气体进行冷却 满足工艺要求也实现了回收余热 另一类是为 工业生产节能进行热回收 根据余热锅炉使用场合不同 可以 将余热锅炉分为烧结余热锅炉 水泥窑余热锅炉 合成氨余热 锅炉等等 从水循环方式不同的角度来区分 可以分为自然循 环余热锅炉与强制循环余热锅炉 省煤器是锅炉的重要组成部分 其主要功能是通过与锅炉 尾部烟气的换热加热进入锅炉的除氧水 降低排烟的温度 提 高锅炉的效率 省煤器受其工作环境的影响 经常发生高温腐 蚀 低温腐蚀 电化学腐蚀以及氧腐蚀等 一旦省煤器发生渗 漏 将对锅炉的安全与经济运行带来危害 卧式省煤器由于排 水困难 尤其易出现腐蚀 铝厂或者炼钢厂的碳素生产过程中会产生大量的高温废气 为了提高废气的利用率以及防止环境污染 煅烧窑尾部一般都 会布置余热锅炉 对高温废气进行回收利用 铝厂的碳素生产 原料一般均为石油焦 而国内大部分铝厂的原料石油焦含硫量 高 从煅烧窑出来的烟气中含有大量腐蚀性硫的氧化物 一般为 so2 当进入余热锅炉的烟气中含有 so2时 其中一部分会被氧 化成 so3 当 so2和 so3 等酸性气体经过高温受热面时 这些 酸性气体通过管壁附着层渗透 与管壁氧化膜发生腐蚀反应 进而与管壁金属反应 破坏水冷壁和高温受热面 随着烟气的 流动 烟气中的 so3 与水蒸气结合生成硫酸蒸汽 在低温金 属表面上结露 形成硫酸溶液 硫酸溶液与碱性灰或者金属管 壁反应腐蚀金属 这种腐蚀一般发生在省煤器上 属于低温腐 蚀 严重时省煤器部位可能发生爆管泄露现象 管屏式余热锅炉省煤器管屏式余热锅炉省煤器 管屏式省煤器的特点是 能承受高压 不怕产生水冲击 不容易积灰堵塞烟道 但蛇形管难以清洗 钢管不耐腐蚀 对 水质的要求比较严格 所以 给水必须经过软化和除氧处理 为防止管外壁受腐蚀 要求给水温度比烟气露点高 5 10 水 速不应低于 0 3 0 44 米 秒 管屏式省煤器 可制成沸腾式或 非沸腾式的 二者在结构上没有什么区别 仅在管路连接上有 些差异 沸腾式省煤器出口与汽鼓之间没有任何阀门 以便顺 利地将省煤器中产生的蒸汽引入汽鼓 只在省煤器人口联箱前 相应地装有阀门 沸腾式省煤器无论对水还是烟气 一般都不 需要切断 所以一般都不设旁路烟道 管屏式省煤器制成沸腾 式省煤器时 水的温度可以在省煤器内加热到饱和温度 一部 分水汽化蒸发为蒸汽 这部分汽量占总水量的 10 15 最高 可达 25 蒸发的蒸汽量占总给水量的百分数称为沸腾度或沸腾 率 目前电厂运用的 70t h 余热锅炉 并配一台 25mw 蒸汽 轮发电机组 锅炉在启动或停炉过程中 由于锅炉不需要上水 或不需要连续上水 由于其汽水管道的循环没有建立 即锅炉 给水处于停滞状态 此时省煤器内的水处于不流动的状态 对 省煤器的冷却效果很差 随着锅炉燃烧的加强 烟气温度的提 高 省煤器内的水容易产生汽化 使省煤器的局部处于超温状 态 为了防止这种情况的发生 此时可将再循环门打开 利用 汽包与省煤器中工质的密度差 在汽包再循环管省煤器省煤器 引出管汽包之间 形成自然循环 使省煤器中的水有所流动 提高对煤器的冷却效果 达到保护省煤器的目的 使省煤器内 的水处于流动状态 避免其汽化 腐蚀机理分析腐蚀机理分析 根据腐蚀产物的物相和化学成分分析 可知该炉省煤器高 温腐蚀属于严重的硫化物型腐蚀 引起硫化物型高温腐蚀的主 要原因是腐蚀区域烟气中含有游离态硫以及烟气呈还原性 煤 中黄铁矿 fes2在燃烧过程中分解生成 fex 1sx 并同时释放出 s2 在高温还原气氛下 炉膛中的 s 以游离态硫和 h2s 存在 这两者都具有渗透作用 可沿金属晶界穿过致密的磁性氧化铁 层 分别和 fe 及 feo 发生硫化作用 从而腐蚀省煤器管 管壁的腐蚀形成大量的硫化铁 fex 1sx 铁硫化物熔点低 在炉膛高温下呈熔融状态 流动性强 因而内层腐蚀物多为高 亮的熔融状物质 同时熔融态的铁硫化物具有黏性 易黏附大 量的灰颗粒 防腐蚀的技术措施防腐蚀的技术措施 4 1 贴壁二次风技术 贴壁二次风是从二次风箱引出一小股二次风 在高温腐蚀 区域的上游或在腐蚀区域省煤器上安装喷口 向炉膛内喷入空 气 采用贴壁风的目的是改变省煤器高温腐蚀区域的还原性气 氛 增加局部含氧量 来减缓省煤器的腐蚀 4 2 渗铝省煤器管 钢材经表面渗铝后 其正常的渗层结构应由三部分组成 外层是铝原子浓度较高的氧化铝壳 中间为铝铁合金区 内层 是基体金属 从而使钢材具有复合材料的性能 可以大大提高 其抗高温氧化 抗腐蚀和抗飞灰磨损的能力 但在应用中出现 过管材外壁有完全脱碳层 管内壁易结垢等问题 另外 渗铝 管与钢管的焊缝无法保证抗腐性能 为了增强可靠性 通常采 用更长的渗铝管 以使焊缝远离高温腐蚀区 但这增加了成本 渗铝管价格高于普通钢管 40 选用时应做技术经济比较 4 3 热喷涂防腐技术 采用电弧喷涂与等离子喷涂工艺 在省煤器可能发生腐蚀 的区域喷涂防磨防腐合金 可有效地保护省煤器 使其不再发 生高温腐蚀 该法工艺简单 涂层很薄 对省煤器几乎没有传 热影响 目前用于锅炉抗高温磨蚀的电弧喷涂的材料主要以 ni cr 合金为基体 添加少量 ti si mo al 等合金元素 或加入 高温稳定性好 硬度高的陶瓷相的 cr3o2 等 在 ni cr 合金中 铬