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生物质碱防腐

2、生物质锅炉防碱腐蚀喷涂生物质锅炉碱金属腐蚀原因 1: 化学反应方面:由于秸杆燃料中碱金属的含量相对较高,因此,锅炉在运行时间久了,自然会发现生物质锅炉金属腐蚀的现象。原因何在呢?其实,产
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产品介绍Product details

2、生物质锅炉防碱腐蚀喷涂

生物质锅炉碱金属腐蚀原因

 1: 化学反应方面:

由于秸杆燃料中碱金属的含量相对较高,因此,锅炉在运行时间久了,自然会发现生物质锅炉金属腐蚀的现象。原因何在呢?其实,产生生物质锅炉内的金属腐蚀的原因是由于生物燃料中含有大量的碱金属氯化物和少量的硫化物,这些碱金属的氯化物和硫化物在高温缺氧条件下会变黏稠,并在熔化状态下附着在水冷壁的外表面,破坏氧化膜。当与氧气接触时,氯被部分置换出来,这就造成了强氧化性的氯再次腐蚀外壁。被置换后的氧化物会最终形成氧化皮。当氧化皮层层剥离,蒸汽管不能承受内在的压力时,就会产生爆管的现象。

又如主要是生物质燃料中碱金属含量高,如钾、钠,烟气温度降低后这些物质容易与烟气中的灰结合成焦状物质析出,碱金属周期元素氧化物的稳定性较非常明显太多沉积在锅炉受热面上,给水冷壁表面腐蚀提供了非常便利的条件.

腐蚀过程

2:碱金属氯化物的生成

在生物质燃烧过程中, 大量的氯、硫元素与挥发性的碱金属元素(如: 主要是钾和钠)以蒸气形态进入到烟气中, 会通过均相反应形成微米级颗粒的碱金属氯化物(氯化钠和氯化钾) , 凝结和沉积在温度较低的高温过热器管壁上。

 碱金属氯化物的硫酸盐化

凝结和沉积在管子外表面的碱金属氯化物(氯化钠和氯化钾) , 将与烟气中的二氧化硫发生

硫酸盐化反应, 通过反应方程式( 1)和( 2)生成氯气。

2N aC l+ SO2 = N a2 SO4 + C l2 ( 1)

2KC l+ SO2 = K2 SO4 + C l2 ( 2)

氯气扩散, 与铁反应生成氯化铁

碱金属硫酸盐化反应中会产生氯气的过程发生在积灰层, 在靠近金属表面会聚集浓度非常高的氯气, 其浓度远高于烟气中的氯气。由于部分氯气是游离态, 能够穿过多孔状垢层进行扩散, 通过反应方程式( 3)与铁反应生成氯化铁。因管壁金属与腐蚀垢层的分界面上的氧气分压力几乎为零, 即在还原性气氛下, 氯气能够与金属反应生成氯化铁, 且氯化铁是稳定的。Fe+ C l2 = FeC l2 ( 3)3. 1.  氯化铁氧化生成氯气由于氯化铁熔点约为280 ℃ 左右, 所以在管壁温度高于300 ℃ 时, 氯化铁发生气化, 并通过垢层向烟气方向扩散。由于氧气分压力较高, 即在氧化性气氛条件下, 氯化铁将与氧气发生反应, 生成氧化铁和氯气。氯气为游离态, 能够(扩散到金属与腐蚀层的交界面上)与金属再次发生反应。3FeC l2 + 2O2 = Fe3O4 + 3C l2 ( 4)2FeC l2 + 1. 5O2 = Fe2O3 + 2C l2 ( 5)FeC l2 + O2 + Fe3O4 = 2Fe2O3 + C l2 ( 6)在整个腐蚀过程中, 氯元素起到了催化剂的作用, 将铁元素从金属管壁上置换出来, 最终导致了严重的腐蚀。

3:运行调整方面   

  (1)炉膛温度高于1200℃以上,火焰和烟气里的碱金属氯化物经过化学变化,使燃料中携灰熔化,碱金属融化灰浮着在后拱水冷壁上。

    (2)燃料生成的灰分和燃料里所携带灰土碱金属浓度含量过高。

    (3)生物质锅炉燃烧上移、燃烧时间不足,携灰烟气在炉内的停留时间过长。

    (4)高浓度的碱金属烟气在炉内的运动形式,涡流、斜流改变了烟气速度,紊乱的含尘烟气,增加了与管壁接触的概率。

    (5)燃烧风量分配不合理。前、后墙二次风严重不足,配风不合理,缺氧燃烧生成了大量的还原性气氛,容易使碱性氯化合物高浓度聚集。

    (6)炉膛的前、后拱利于燃烧射流的刚性和热辐射的蓄能,尤其是后拱的反射作用,将火焰集束滞留。该区域的强力燃烧穿透、回旋力形成了涡流。紊乱的热黏性气流与水冷壁接触。管壁附着的高浓度氯气灰渣,形成了热阻。热交换能力下降,结焦部位温度提高,腐蚀速率加快。

(7)床层布料不均匀,燃料集中布置到了炉排中端,火焰最强烈燃烧在靠近炉膛后拱部位,高温火焰直接烧灼后拱,大量的熔化灰积结到后拱,整体炉膛火焰充满度不够,燃烧程度不好。不完全燃烧,产生的灰量过多。

4:主要部位

1、炉膛水冷壁

 炉膛水冷壁等受热面部位失效的主要原因是含尘气流冲蚀和碱性介质的热腐蚀、高温氧化。磨损主要与烟气流速、烟气含尘量及含尘介质性质有关,据有关研究资料表明,磨损量与气流速度的3.6次方成正比。炉膛内烟速高、含尘量大,且存在对浇注料平台的涡流效应和切割效应,因而磨损严重。同时由于贵公司锅炉以稻壳、有机肥料为主要燃料,其灰分中含有钾、钠等金属氧化物,对锅炉管产生腐蚀,而且锅炉水冷壁具备了典型的热腐蚀条件,实践证明,在300~500℃范围,管外表温度每升高50℃,腐蚀速度增加1倍。锅炉在运行过程中管壁外表首先产生高温氧化生成Fe2O3,其次是灰份中的金属氧化物附于管外表,生成金属盐等复合物,此复合物呈疏松状,经燃烧中含尘气流的不断冲刷、脱落、再生成、再脱落,使水冷壁管逐渐变薄而腐蚀。受此双重破坏作用,水冷管壁逐渐变薄,以致爆漏失效。

2、过热器

2.1过热器部位工作烟温较高,管内工质为蒸汽,它是最易发生高温腐蚀的部件,垃圾炉过热器的腐蚀是一个连续进行的过程,致腐物源源不断的补充到腐蚀前沿进行化学反应。过热器投入运行后,被覆盖一层初始积灰层,属于化学作用的附着而非单纯的机械附着。锦润性附着内层除含金属氧化物外,主要由凝聚和沉积在管壁表面上的高浓度的碱、碱土类、重金属的氯化物和硫酸盐类组成的初始积灰层,沉积过程中形成各种类型的低熔点复合物以液相状态存在,成为熔池层。碱主要是KCl和K2SO4,由于碱的熔点低,KCl是768℃,NaCl是801℃,Na2 SO4是884 ℃,当烟气中碱含量富集时,就会引起氯化碱和硫酸碱等化合物粉附在过热器管上。过热器在管壁温度较高时,会形成更多的低熔点物质,这使整个附面层中散步的熔池量提高,且其可以直接接触到管壁表面,促使该部位金属材料的腐蚀速度大大增加。

2.2 氯及其化合物的形成和高温腐蚀机理 垃圾燃烧成分中盐类致腐化合物主要是碱金属的氯化物,垃圾焚烧过程中,这些氯化物可以固体、熔体和蒸汽形态与其它成分发生反应,相应生成的化合物为氢氧化物、硫酸盐、硅酸盐和硫化物以及氯化氢等,与普通的燃料相比,垃圾燃烧气体中含氯化氢的浓度相当高,造成垃圾炉换热面的严重腐蚀。其中反应生成的液态碱以及液态或固态的硫酸盐、硅酸盐随烟气撞击到较冷的管子,便凝结在管壁膜层上形成初始附面层,由于过热器管壁温在350℃以上,碱化物以液态形式附着在管壁形成熔池,而反应产物HCL通过对管壁附面层的物理渗透达到管壁,与管壁直接发生腐蚀反应。 盐酸在露点以下对钢铁腐蚀严重,超过露点反而下降,直道260℃以上,盐酸气体与钢铁的高温反应又剧烈增加,钢材在260℃以下盐酸露点以上的温度区间能耐干HCL腐蚀。在400-600℃范围内的HCL与钢反应最为活跃,随着烟气中的氯化氢体积浓度的增加,管壁金属的腐蚀情况也越来越厉害。 2.3 硫及其化合物的形成和高温腐蚀机理 一般垃圾炉中氯的含量高于氯在煤和重油中的含量,因此燃煤、燃油锅炉硫市是主要的腐蚀源,垃圾炉的腐蚀则以氯为主。尽管如此,垃圾炉中硫对换热面的腐蚀也是不容忽视的,硫的腐蚀主要是碱金属盐的热腐蚀,即Na3 Fe(SO4)3及K3 Fe(SO4)3的腐蚀。 其次还受到高速含尘烟气的不均匀冲刷磨损。

生物质锅炉碱金属腐蚀防护措施

 如何防碱金属腐蚀,延长其使用寿命。建议如下方法:

1:炉体内部的防腐防护:
        对于生物质锅炉的内部保养,则要按停炉时间的长短来定。一般情况下,停炉不超过一个月的可用湿法保养,一个月以上的应采取干法保养。如果使用湿法保养要注意防冻,特别是排污通道和省煤器部分。

2:炉体外部的防腐防护:
       在生物质锅炉停炉冷却后,必须彻底清除受热面的积灰和炉排上部、炉体下部的灰渣。然后要保持烟道有一定的自然通风。一般情况下,为了防潮应在炉膛、烟道中放置干燥剂,例如以生石灰作为干燥剂。

3:运行设备配比

一方面需要采用合适的管子节距,同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看,脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式,效果较好,而超声波除灰效果不佳。

热喷涂表面防护

采用12CrlMoVG或表面喷涂耐腐蚀材料;来解决腐蚀问题

水冷壁喷涂范围:炉排上方四周高度约8米位置,换热器迎风面部份.

 生物质碱腐蚀(1)3461.png 生物质碱腐蚀(1)3463.png

               水冷壁喷涂后图片

生物质碱腐蚀(1)3489.png  生物质碱腐蚀(1)3492.png

         过热器喷涂后图片

 


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