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江苏生物质锅炉高温过热器腐蚀机理的研究

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江苏生物质锅炉高温过热器腐蚀机理的研究

发布日期:2018-04-12 作者: 点击:

  1高温过热器腐蚀实例


  国内某生物质发电厂选用国外引进技术出产的水冷振荡炉排高温高压锅炉,锅炉首要规划参数为:额外蒸发量130t/h,额外主汽压力9.2MPa,额外主汽温度540℃。锅炉共规划四级过热器,三级喷水减温器。三级过热器布置在炉膛上部,为辐射式过热器;四级过热器布置在第二烟道中,为半辐射式过热器。三、四级过热器管子材质为TP347H(ASMESA-213M),对应国内牌号1Cr19Ni11Nb。入炉燃料为棉花秸秆,并掺烧木片、树皮等农林废弃物。机组在运转缺乏28个月的时刻里,查看发现三级过热器部分担排发作严峻腐蚀。管排腐蚀相片详见图1。尔后,连续发现同类锅炉机组的高温过热器在运转两年左右时刻后均发作了类似的腐蚀问题。参看国外文献和相关报导,在丹麦、芬兰等国家的现已运营的生物质电厂锅炉过热器也存在同类问题。




  2腐蚀产品的实验剖析


  为了断定三级过热器管壁腐蚀垢样的首要成分以及其与温度的联系,对垢样进行了电子能谱和熔融实验剖析。


  2.1腐蚀垢样剖析


  调查腐蚀垢样大部分为三层结构,层间有裂隙。从最外层为土黄色的大颗粒的砂土,中间层为白色结晶物,最内层为红褐色或黑绿色。详细相片详见图2。这与文献中对丹麦Masnedo生物质电厂高温过热器上的结焦层结构剖析的定论是类似的,即结焦层具有三层结构。对三层垢样进行电子能谱剖析,详细结果详见下表。




  (1)最外层垢样剖析:最外层为土黄色的较大颗粒的砂土,经过电子能谱剖析,其首要元素为钙(Ca)、硅(Si)以及少数的氯(Cl)和硫(S)元素,钙(Ca)、硅(Si)元素含量约占40%(分量百分比)。


  (2)中间层垢样剖析:经过剖析可知,白色结晶物含有很多的氯化钾。这种物质混在Ca、Mg、Al、Si等氧化物(仪器不能测氧量)的混合物中,不只能够降低混合物的熔点,并且会发生强烈的腐蚀气体(Cl2、HCl),进而腐蚀管子外壁。


  (3)最内层垢样剖析:经过剖析可知,该样品中含有很多的硫(S)、钠(Na)、钾(K)。这些碱金属硫化物与其它氧化物(如Si的氧化物)的混合物,不只熔点低,还会构成高温硫腐蚀。它对不锈钢管壁的腐蚀温度区间为566~732℃。这在煤粉炉焚烧进程中早已被熟知。




  2.2白色晶体熔融实验剖析


  使用SX-4-10型箱式电阻炉对三级过热器外管壁取样的白色晶体进行熔融实验,以断定其变形温度和熔融温度。实验前的样品详见图3。将白色晶体置入陶瓷器皿中,放入加热炉中加热至600℃并保温2分钟,样品未见变形。详见图4。加热至650℃并保温2分钟,样品变形明显。详见图5。加热至700℃并保温2分钟,样品彻底熔化。详见图6。经实验验证,白色晶体(碱金属氯化物)的变形温度为650℃,熔融温度为700℃。文献[2]提出,生物质锅炉灰渣的熔融特性具有两个温度区间,一个温度区间为600~700℃,是由碱金属盐类所决议;另一个温度区间为600~700℃,是由硅酸盐类所决议。本实验结果与文献研讨定论相符合。




  3腐蚀机理


  经现场调查和剖析多台锅炉机组高温过热器的腐蚀现象,可断定判别为碱金属氯化物的熔融腐蚀,腐蚀现象的发作和开展速率与管壁温度有直接联系。应该指出,烟气中的氯化氢(HCl)也导致了高温过热器管子的腐蚀,但不是首要原因。碱金属氯化物的熔融腐蚀进程详细如下。


  3.1腐蚀进程


  3.1.1碱金属氯化物的生成


  在生物质焚烧进程中,很多的氯、硫元素与挥发性的碱金属元素(如:首要是钾和钠)以蒸气形状进入到烟气中,会经过均相反响构成微米级颗粒的碱金属氯化物(氯化钠和氯化钾),凝聚和沉积在温度较低的高温过热器管壁上。  

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