高溫腐蝕及預(yù)防措施
由于煙氣中含有大量粒狀污染物及具有腐蝕性的酸性氣體,對(duì)于鍋爐過熱器、爐床等相關(guān)設(shè)備,會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。
1.高溫腐蝕
高溫腐蝕又稱為氣體腐蝕(gaseous corrosion)或干腐蝕(dry corrosion),在無液態(tài)電解液時(shí)也會(huì)發(fā)生,主要包括金屬管材的硫化(sulfidation)及氧化(chlorination)現(xiàn)象,其發(fā)生原因?yàn)闊煔庵械牧蜓趸锱c金屬離子作用而形成硫化鐵(FeS),或廢氣中的氯化氫氣體與金屬作用形成氧化鐵(FeCl3),均使得金屬材料失去氧化保護(hù)層而腐蝕。
2. 熔融鹽腐蝕
熔融鹽腐蝕又稱為熱腐蝕(hot corrosion)或析出腐蝕(deposit corrosion),其形成原因?yàn)閺U氣中含有氯化氫(HCl)及二氧化硫(SO2)等具有腐蝕性氣體與飛灰中的鈾(Na)、鉀(K)的金屬氧化物(如 Na2O、K2O)結(jié)合,產(chǎn)生氯化鹽類(如 NaCl等),氯化鹽類再與二氧化硫(SO2)結(jié)合,而形成硫酸鹽類(如Na2S04)及氟化氫(HCl),而材質(zhì)中的鐵(Fe)元素與氯化氫作用形成氯化鐵(如FeC13)。
另一方面飛灰中的硫酸氫鹽(bisulfates ,如NaHSO4)及堿性焦硫酸鹽(alkali pyrosulfates,如 Na2S2o7)均能與鐵元素作用,產(chǎn)生侵蝕性極強(qiáng)的硫化鐵(FeS)及硫酸鈉 ( Na2SO4)等鹽類,此反應(yīng)在高溫呈不穩(wěn)定狀況,借由硫的腐蝕,堿性焦硫酸鹽能產(chǎn)生三硫酸鹽堿鐵(alkali iron trisufates,如Na3Fe( SO4 )3)、三硫酸鹽也會(huì)侵蝕金屬,產(chǎn)生硫化鐵,如此不斷循環(huán)反應(yīng),形成金屬腐蝕。
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旋轉(zhuǎn)窯爐
余熱鍋爐部分的過熱器元件為高溫腐蝕最易發(fā)生的設(shè)備,一般過熱器的管壁溫度高過管內(nèi)蒸汽溫度30- 50℃,當(dāng)采用400℃的蒸汽溫度時(shí),過熱器管壁溫度為430-450℃,腐蝕情況尚屬輕微,但若源度繼續(xù)升高,則腐蝕隨之加劇,而爐管的使 用壽命隨之降低。此外,溫度在600-700℃時(shí),高溫腐蝕的速率達(dá)到最大,故煙氣在進(jìn)入余熱鍋爐前通常將溫度控制在600-℃或700℃以下。在工程設(shè)計(jì)上,宜采用下列方式以防止高溫腐蝕發(fā)生:
1)控制金屬材料溫度及氣流模式
對(duì)大型垃極焚燒廠鍋爐過熱器,為有效控制管壁溫度,避免高溫腐蝕,過熱器的氣流模式宜采用并流式( concurrent flow),欲使進(jìn)入過熱器人口的飽和蒸汽與較熱的煙氣接觸,避免高溫過熱蒸汽出口與高溫?zé)煔馊丝谙嘟佑|,形成高溫腐蝕,此外,也可將煙氣經(jīng)多重氣道(multipie passes)導(dǎo)流后,便進(jìn)入過熱器前端廢氣溫度被控制在適當(dāng)溫度以下。
2)選用抗高溫腐蝕的材料
爐管表面的金屬溫度根據(jù)過熱蒸汽壓力及溫度而定,一般過熱器的管壁溫度高于管壁溫度 30-50℃,如系統(tǒng)采用400℃的過熱蒸汽時(shí),過熱器的管壁430-450℃,304 不銹鋼及Alloy 200系列錦基合金均不適用于此系統(tǒng)中,從國(guó)外已商業(yè)化營(yíng)運(yùn)的垃圾焚爐操作經(jīng)驗(yàn)中得知Alloy 625 ( UNS NO ,N06625)的材料為過熱器較適用的管材。
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高溫冷卻塔