生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器高溫腐蝕的原因
如今隨著秸稈發(fā)電技術(shù)的推廣和普及,由于秸稈中較高的氯含量,在過熱器表面溫度超過400℃時(shí),秸稈燃燒過程中的沉積腐蝕問題逐漸暴露出來,限制了蒸汽參數(shù)的提高。
由于生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器的密度比較低,其灰成分中含有豐富的堿金屬氯化物和硫化物,這些物質(zhì)的存在能夠?qū)е禄胰埸c(diǎn)降低以及灰渣厚度的增加,從而使鍋爐過熱器的傳熱表面產(chǎn)生腐蝕。在材料承受高溫燃燒時(shí),其內(nèi)部所含的堿金屬和與其相關(guān)的無機(jī)元素有可能在爐膛內(nèi)形成熔渣或氣化,然后以蒸汽和飛灰顆粒的形式附著于受熱面管子的表面,導(dǎo)致鍋爐的傳熱效率受到影響,同時(shí)還會(huì)對(duì)鍋爐的換熱面造成嚴(yán)重的腐蝕。
相關(guān)研究中可以看出,用生物質(zhì)作為燃料的鍋爐,其換熱器表面的腐蝕,主要是由氣態(tài)和沉積物中的堿金屬氯化物而引起的。通常會(huì)直接與受熱面材料中所含有的金屬進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),使鍋爐受熱面管子中的金屬氧化速度增快,與此同時(shí)其腐蝕速度也相應(yīng)有所加快,這種加快腐蝕的作用也稱為活化氧化腐蝕。

通常鍋爐受熱面的腐蝕是發(fā)生在其承受高溫煅燒時(shí),但并不意味著在受熱面表面金屬壁溫低于堿金屬氯化物熔點(diǎn)的時(shí)下不會(huì)發(fā)生腐蝕,并且在此條件下過熱器換熱面上的腐蝕有時(shí)也是很嚴(yán)重的。生物質(zhì)鍋爐過熱器區(qū)域的煙氣組成成分非常復(fù)雜,因此在研究生物質(zhì)鍋爐過熱器區(qū)域高溫腐蝕的時(shí)候,必須對(duì)爐膛的煙氣成分進(jìn)行簡(jiǎn)化。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中的結(jié)論,并結(jié)合常見生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)生煙氣中的氯含量,將生物質(zhì)鍋爐的過熱器區(qū)中氣體HCl的體積分?jǐn)?shù)暫定為0.05%,并按該參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)了用于模擬生物質(zhì)鍋爐過熱器區(qū)域高溫腐蝕的試驗(yàn)設(shè)備。
生物質(zhì)鍋爐過熱器高溫腐蝕試驗(yàn)
選取管材TP347H和CT45作為研究目標(biāo)。預(yù)處理后的樣品放置在恒加熱且準(zhǔn)等溫的管式鍋爐中進(jìn)行加熱,并將加熱的溫度分別控制在450、550及650℃三個(gè)溫度。首先,把上述兩種管材同時(shí)放人到試驗(yàn)設(shè)備中,再采用增重法來測(cè)量樣品的腐蝕量,每隔一定的時(shí)間間隔將樣品進(jìn)行冷卻稱重。采用天平作為稱重的試驗(yàn)設(shè)備,其精度為0.1mg。根據(jù)腐蝕試驗(yàn)規(guī)范規(guī)劃本次試驗(yàn)的全部操作,試驗(yàn)管材的腐蝕周期選取為168h。當(dāng)完成試驗(yàn)后用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)對(duì)試驗(yàn)后的樣品進(jìn)行外表面形態(tài)觀察,并對(duì)試樣表面的腐蝕產(chǎn)物的元素成分進(jìn)行測(cè)試;利用x射線衍射儀(XRD)分析腐蝕產(chǎn)物的相組成。
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