КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Низкотемпературная коррозия

К этому виду коррозии относят разрушение металла поверхностей воз­духоподогревателей, находящихся в области наиболее низких температур как газов, так и рабочей среды (воздуха).

По своему характеру — это сернокислотная коррозия. Определяющим фактором интенсивной низкотемпературной коррозии является наличие в потоке дымовых газов паров серной кислоты H2SO4. При горении серы топлива в зоне ядра факела образуется диоксид серы S02. В дальнейшем при наличии некоторого избытка воздуха SO2 частично доокисляется в SO3 атомарным кислородом О", образующимся в высокотемпературной зоне фа­кела и избыточным количеством молекулярного кислорода в зоне горения. Трехокись серы SO3 может разлагаться, но только при весьма высоких тем­пературах. Общий процесс образования и разложения SO3 в зоне факела можно выразить следующим образом:

S02 О'

(7.23)

I"-^S03-^S02 + 1/2 02,

Где к и к2 — константы скорости прямой и обратной реакций, при этом в зоне ядра факела к > к2. В итоге на границе ядра факела образуется заметная концентрация SO3, которая после завершения горения снижае?- ся в результате постепенного разложения SO3 в зоне высоких температур газов.

Однако по мере снижения температуры газов этот процесс тормозится и практически прекращается при = 1 200 - г-1 250°С. Чем быстрее проис­ходит охлаждение газов, тем выше будет остаточная концентрация SO3.

(7.24)

В общем виде уровень концентрации SO3 в продуктах сгорания на выходе из топки, по данным Внукова А. К., можно выразить следующей эмпирической зависимостью:

SO3 - K„Kv(SnnO? qlv,
где Кп, Ат — коэффициенты, учитывающие конструкцию топочного устрой­ства (факельная открытая или с вихревым предтопком, с твердым или жид­ким шлакоудалением) и вид сжигаемого топлива; 02 — содержание избы­точного кислорода в продуктах сгорания, %; qy — тепловое напряжение топочного объема, кВт/м3. Значения показателей степени n, га, I близки к единице.

При дальнейшем прохождении газами конвективных поверхностей на­грева может происходить увеличение концентрации SO3 за счет окисле­ния S02 в потоке газов остаточным содержания кислорода. Катализаторами процесса доокисления S02 в S03 являются отложения на поверхностях нагрева, в том числе сульфаты железа и сажевые частицы. В итоге содержа­ние SO3 в газах составляет 1-5% количества S02 или 0,002-0,010% полного объема газов.

В зоне температур газов ниже 500°С начинается образование паров серной кислоты за счет реакции SO3 с водяными парами, находящимися в газовом потоке. Этот процесс завершается при температуре около 250°С.

Коррозия поверхности нагрева может начаться при условии, если тем­пература стенки и пристенного пограничного слоя окажется ниже 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) £т>р. Температура росы чистых водяных паров при их парциальном давлении в продуктах сгорания рн2о = 0,01 - г 0,015 МПа составляет tT. p = 45 - г 54°С. При наличии в потоке газов паров серной кислоты температура конденсации (сернокислотная точка росы tsp) значительно увеличивается и может дости­гать 140-160°С. Оценочно ее можно определить по формуле (для сжигания

Ма3ута) n / Of ,5

Tsp = tr. p + 250(5П. 02)°'5 (1L) , . (7.25)

Где 5П = Sp/Qp — приведенная сернистость топлива, %-кг/МДж; 02 = = 21 (а — 1)/а — концентрация избыточного кислорода в газовом потоке, %, принимается по состоянию на выходе из топки; qj — тепловое напряжение сечения топочной камеры, МВт/м2.

С увеличением содержания серы в топливе и избытка воздуха ат воз­растает образование SO3 в потоке газов, что ведет к росту температуры росы.

Агрессивность дымовых газов твердых топлив, по данным ВТИ, опре­деляется соотношением содержания в них серы Sp к содержанию золы Ар и при доле щелочных соединений: !H=Ca0+Mg0+Na20+K20, % выража­ется комплексом

Кщ= (д"ще)' (7"26)

Расчеты по (7.26) показывают, что высокой сернокислотной агрессивно стью обладают кизеловский каменный уголь (Sp = б, 1%, Кщ = 0,38), под московный бурый уголь (Sp = 4,0%, Кщ = 0,16); донецкий уголь марки I (Sp — 3,0%, Кщ = 0,11). Однако наибольшей агрессивностью обладав сернистый мазут, для которого расчет по (7.26) дает Кщ = 2, 62.

201(5П)0,33 1,23ауп'"4" '

Температура точки росы продуктов сгорания твердых топлив определя ется наличием серы в топливе, влияние которой ослабляется присутствие?* в потоке газов летучей золы:

*; = *т. Р+ , , (7.27

Где аун — доля летучей золы; Ап = Ap/Qf{ — приведенная зольность топлива %-кг/МДж. Как видно из (7.27), с увеличением зольности топлива точкг росы дымовых газов снижается. При избытках воздуха ат ^ 1,1 изменение концентрации SO3 от О2 незначительно, поэтому значение О2 прямо ж учитывается в (7.27).

Низкотемпературная коррозия

Рис. 7.24. Фазовое равновесие системы H2O-H2SO4 при различных давлениях.

Низкотемпературная коррозия

К, г/(м2 ч

100 120 /,ст. °С 70

А)

К. г

0,3

0,2 0,1 0

Рис. 7.25. Скорость коррозии металла от температуры стенки при разных видах сжигания топлива: а — при сжигании мазута и разных избытках воздуха для РВП; 1 — при ат ^ 1,02; 2-4 — при ат — 1,03 — 1,05; 5 — при ат ^ 1,1; б — при сжигании твердого топлива; 1 — для трубчатого воздухоподогревателя; 2 — для РВП.

На рис. 7.25 приведены две характерные кривые для низкотемператур­ных поверхностей нагрева, показывающие изменение скорости коррозии Кк при разных температурах металла поверхности и значениях ат в условиях контакта металла с газами. Как видно, скорость коррозии в зависимости °т температуры стенки tCT крайне неравномерна (рис. 125, а). При сниже - нии tcr ниже температуры точки росы (около 145°С) вначале коррозия резко в°зрастает, достигая максимума при tCJ = 105 ~ 110°С, затем происходит ГлУбокий спад скорости коррозии до значения tCT = 65 — 90°С. Скорость к°ррозии пропорциональна скорости конденсации паров влаги и серной киелоты (она возрастает с уменьшением /сг). В то же время интенсивность

На рис. 7.24 приведена диаграмма фазового равновесия жидкости и па­ра двухкомпонентной системы Н2О и H2SO4 при различных парциальных давлениях водяных паров. Нижняя ветвь кривых при р — const характери - зует зависимость температуры кипения водного раствора серной кислоты от ее концентрации, а верхняя — температуру начала конденсации (точ­ку росы) парового раствора. Видно, что даже незначительное содержание паров H2SO4 в дымовых газах (левая пунктирная линия) резко повышает температуру начала конденсации, при этом образующаяся пленка жидкости на стенке имеет высокую концентрацию серной кислоты (около 80%).

Коррозии зависит от процентного содержания H2SO4 в конденсирующей­ся пленке на поверхности металла. При более низкой температуре (ни­же 110°С) в пленке растет масса влаги и снижается доля серной кислоты.

Скорость коррозии металла в наиболее опасной зоне температур 100 - т - 110°С существенно снижается при уменьшении избытка воздуха в продуктах сгорания (рис. 7.25,а, кривая 2), что связано с резким умень­шением образования SO3 в потоке газов. В том же направлении изменяется скорость коррозии, если уменьшить содержание серы в топливе.

Для исключения низкотемпературной коррозии необходимо иметь £ст ^ tp + (10 - т - 15)°С, однако это экономически оправдано лишь при сжи­гании малосернистых мазутов и сернистых твердых топлив, у которых t3p не превышает 110°С. В других случаях при высоком значении tCJ тем­пература уходящих газов будет чрезмерно велика, значительно возрастут потери с уходящими газами. Для исключения заметного роста потерь q2 допускают в воздухоподогревателе невысокую скорость коррозии (не бо­лее 0,2 мм/год), обеспечив за счет предварительного подогрева воздуха на входе в воздухоподогреватель соответствующую температуру стенки. Так, при сжигании сернистых мазутов допускается tCT = 120°С, что увеличивает рабочую кампанию холодного слоя РВП до четырех лет. Однако при этом несколько повышается температура уходящих газов и снижается КПД котла. Изменение температуры уходящих газов Д$ух при повышении температуры поступающего воздуха At'Bn связано следующей зависимостью:

Д^ух = 0, 7At'Bn. (7.28)

Так, при подогреве воздуха на входе РВП с 50°С до 90°С температура уходя­щих газов повысится на ді? ух = 0,7 • 40 = 28°с, что снизит экономичность котла примерно на Аг}к = 1,1%.

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Электрокотел — оптимальное решение для безопасного отопления

Нельзя подвести газопровод или пользоваться централизованным отоплением? Тепло и горячую воду все равно можно получить! Gazovyy-kotel.ua предлагает оптимальное решение – мощные и доступные электрокотлы.

Требования к котельной (топочной) на твердом топливе: основные нюансы от специалистов компании Статус 24

Проектирование и сборка составляющих для системы обогрева должна быть четко согласовано со строительными стандартами к отопительным помещениям.

ТТ котлы, электричество и тепловой насос, как альтернатива газу.

Тарифы на центральное отопление постоянно растут, оплата этой коммунальной услуги отнимает большую часть платежей семьи. Отличным выходом может стать выбор альтернативного источника тепловой энергии, который должен стать энергосберегающим, недорогим и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.