Меры снижения абразивного износа.

• Ограничение скорости дымовых газов для топлив с абразивной золой;

• Установка сменных защитных устройств, манжет, накладок, листов и т.д. в местах наиболее подверженных абразивному износу;

• Установка сменных вставок.

ЛЕКЦИЯ №28

Коррозия поверхностей нагрева

Высокотемпературная коррозия.

Наблюдается при температуре газов больше 700°С.

а). Высокотемпературная сернистая коррозия возникает в ядре факела (на топочных экранах) при сжигании твердых топлив с малым выходом летучих и сернистого мазута.

Основным коррозионно-активным компонентом является сероводород (). Наиболее подвержены этой коррозии топочные экраны с набросом факела.Причина - местное (локальное) снижение коэффициента избытка воздуха (α) (восстановительная зона) при быстром росте температуры (1500^оС) не позволяет сгореть . При концентрации= 0,04-0,07% скорость коррозии повышается примерно в 10 раз.

Первичный продукт коррозии , который отсла-ивается от стенки трубы и дает место дальнейшему протеканию процесса. Скорость сернистой высокотемпературной коррозии может достигать 3-4 мм в год.

Меры борьбы:

1. максимально возможная равномерность раздачи топлива и воздуха по горелкам, для того, чтобы обеспечить (окислительную среду), гдебыстро сгорит;

2. исключение касания факелом топочных экранов.

б). Высокотемпературная ванадиевая коррозия характерна для труб конвективного пароперегревателя. Происходит при сжигании мазута, когда температура стенки (t_СТ) превышает 610°С. В золе высокосернистого мазута содержится оксид , который в присутствии и других компонентов в золе переходит в

- образует ванадат натрия () с температурой плавления.

Данное соединение образует жидкую агрессивную пленку на поверхности труб из углеродистой и слаболегированной аустенитной стали и разрушает металл. Данной коррозии подвергаются крепежные детали, которые не имеют охлаждения. Коррозия эта усиливается при наличии в потоке окислов серы: . Наиболее опасен для металла пиросульфат натрия, который в сочетании ссоздает повышенную агрессивность газов при температуре около 600°С. Максимальная скорость данной коррозии наблюдается при температуре, которая характерна для неохлаждаемых крепежных деталей.

Меры борьбы с ванадиевой коррозией:

1. снижение , чтобы избежать образования;

2. введение в топку щелочных присадок, например в количестве 0,6-0,8, которые частично связывают;

3. выделение из мазута в процессе его подготовки ванадия и натрия;

4. снижение до температуры ниже 600°С. Температура перегрева с учетом тепловой разверки не должна превышать 550-545°С.

Низкотемпературная сернокислотная коррозия

Определяющим фактором данной коррозии является наличие в продуктах сгорания паров серной кислоты.

Механизм коррозии.

Сера окисляется в зоне ядра факела

(сернистый ангидрид).

При наличии избытка воздуха сернистый ангидрит доокисляется атомарным кислородом до , который в области высоких температур разрушается. Общий процесс образования и разрушения можно представить в виде:

,

где и- постоянные скоростей прямой и обратной реакций.

В ядре факела >- на границе ядра факела имеется заметная концентрация, которая при завершении реакции горения несколько снижается. Процесс разложения завершается при температурах газов меньше 1200° - 1250⁰С.

Таким образом, чем быстрее охлаждаются продукты сгорания, тем выше остаточная концентрация . В общем виде, остаточная концентрация определяется выражением:

,

где:и- это коэффициенты, учитывающие тип топки и топливо;

- содержание избыточного кислорода;

- тепловое парообразование;

- содержание летучей серы в топливе;

- опытные коэффициенты.

При дальнейшем движении газов через конвективные поверхности, содержание при наличиииможет увеличиваться за счет каталитического доокислениядо.Роль катализатора играют наружние отложения, в первую очередь, сульфаты железа и сажа. В итоге содержаниесоставляет 1 – 5% отили 0,002-0,01%

В зоне температур ниже 500°С начинается процесс образования паров серной кислоты ().

Процесс образования заканчивается при температуре 250°С.

Коррозия поверхности может начаться, если окажется меньше температуры конденсации паров влаги или паров серной кислоты, соответствующей их парциальному давлению в газах.

Температура, при которой начинается конденсация влаги на поверхности, называется термодинамической температурой росы (точка росы) .

Температура росы чистых водяных паров (без ) при их парциальном давлении в продуктах сгораниясоставляет. При наличии в потоке газов паровтемпература конденсации (сернокислотная точка росы) значительно повышается до 140-160°С. При сжигании мазута она определяется по формуле:

, где - приведенная S,.

- концентрация избыточного кислорода в газовой среде, %.

Увеличение иведет к увеличениюи.

При рассмотрении коррозии необходимо учитывать, что часть нейтрализуется щелочными соединениями, содержащимися в золе. Общее содержание щелочных соединений:

тогда коэффициент коррозионной агрессивности топлива характеризуется величиной .

Примеры:

Топливо		К
Кизеловский	6,1	0,38
Подмосковный бурый	4	0,16
Донецкий марки Д	3	0,11
Мазут	2,7	2,62

Для углей:

, где А – это функция от 1/К ().

Интенсивность процесса коррозии определяется концентрацией в образовавшейся жидкой пленке и находится по диаграмме фазового состояния жидкости и пара для системы.

Нижняя ветвь - это зависимость температуры кипения водного раствора серной кислоты от ее концентрации при Р – const.

Верхняя ветвь – это температура начала конденсации парового раствора.

Видно, что даже незначительная конденсация паров в дымовых газах резко повышает.

При 0% было бы

При 5% ,.

При этом образующаяся на стенке пленка жидкости имеет высокую концентрацию .

Коррозия металла происходит при наличии на его поверхности сконденсировавшейся пленки, содержащей . Продолжение коррозии возможно при новом поступлении в пленкуиз потока газов.

Таким образом, скорость коррозии пропорциональна скорости конденсации паров .

Зависимость скорости коррозии от и отдля мазута.

Скорость коррозии при повышается () вследствие воздействия на металл растворасернистой кислоты, образующейся при низких температурах при соединении на поверхности пленки .

- сернистая кислота.

Экстремальный характер зависимости объясняется следующим. Скорость коррозии пропорциональна скорости конденсации, т.к. интенсивность коррозии пропорциональна концентрациив пленке.

При t<110°С – толщина пленки растет быстро за счет , а концентрация- падает.

При t>110°С – толщина пленки растет медленнее, но концентрация меньше, чем при 110°С.

Влияние обусловлено величиной избыточного кислорода, который способен доокислять.

Для исключения низкотемпературной сернокислотной коррозии необходимо иметь:

Это экономически оправдано при сжигании малосернистых и сернистых мазутов и сернистых твердых топлив, для которых .

В других случаях , определяемая величинойбудет чрезмерно велика.

Минимальная ТВП.

, где - коэффициенты теплоотдачи с газовой и воздушной сторон.

- температуры уходящих газов и воздуха на входе в ТВП.

0,8 и 0,95 – коэффициенты, учитывающие влияние загрязнений с газовой стороны и неравномерность температурного поля газов.

()