Практическое руководство компании НАЛКО по анализу причин повреждения котлов Nalco Chemical Company

Коррозия на холодном конце котла во время экс­плуатации

Места преимущественной коррозии

Коррозия на холодном конце происходит, если температура металла пада­ет ниже точки росы серной кислоты, содержащейся в гоночных газах. Про­блемы. вызванные коррозией этого вила, возникают главным образом в та­ких сравнительно низкотемпературных компонентах котла, как экономай­зер. подогреватель воздуха, вытяжной вентилятор, скруббер топочных га-

Общие сведения

В большей части систем сжигания температура топочных газов может быть в интервале от 3000°Ф (1650°С) в факеле до 250°Ф (121°С) и менее в дымовой трубе. Такие перепады температуры могут вызвать многочислен­ные химические и физические изменения в компонентах топочных газов. Одним из наиболее чреватых осложнениями изменений становится реакция Между водяным паром и триоксидом серы с образованием серной кислоты.

В результате охлаждения топочных газов происходит образование па­ровой фазы серной кислоты. При контакте данных паров с относительно Холодной поверхност ью может начаться их конденсация с образованием жидкой серной кислоты. Температура, при которой начинается конденса­ция серной кислоты (точка росы серной кислоты), варьируется от 240 до 330°Ф (116-166°С) и выше в зависимости от содержания триоксида серы н водяных наров в топочных газах. Коррозия, происходящая в результате конденсации серной кислоты на поверхности металла, и называется корро­зией на холодном конце, потому что она в основном вызывает' коррозию в

В целом проблема связана с процессом горения топлива, которое содер­жит серу или ее соединения. Сера, находящаяся в топливе, окисляется до диоксида серы согласно следующему уравнению:

S + О, -> SO,

Небольшая доля (1-3%) всего полученного диоксида серы дополнитель­но окисляется до триоксида серы за счет прямой реакции с атомарным кис­лородом в пламени горелки:

SO,+ О -> so3

Возможно также и каталитическое окисление до SO,, если присутствуют оксид железа, пентоксид ванадия или никель:

SO,+ 1/20 + катализатор -» SO,

От содержания триоксида серы и влаги в топочных газах зависит темпе­ратура, при которой достигается точка росы. График на Рис. 12.1 показы­вает общее соотношение между концентрацией триоксида серы и точкой

Коррозия может происходить, если температура металла оказывается ниже точки росы серной кислоты. При температуре ниже точки росы про­исходит образование серной кислоты на металлических поверхностях, что и вызывает коррозию металла в соответствии со следующей реакцией:

H, SO< + Fc -> FeSOj + H2?

Седует отметить, что важнейшее значение имеет температура металла, а не температура топочных газов. Даже если температура топочных газов ока­зывается значительно выше точки росы, коррозия вполне возможна, если температура металла ниже точки росы.

Важнейшие условия, благоприятствующие коррозии

Важнейшими условиями, приводящими к коррозии на холодном конце, яв­ляются достаточное для коррозии содержание триоксида ссры, присутствие влаги в топочных газах и наличие металлов, температура поверхности ко­торых оказывается ниже точки росы серной кислоты.

Количество образующегося триоксида серы увеличивается с ростом из­бытка воздуха, времени нахождения газов в топке, температуры газов, ко­личества наличного катализатора и содержания серы в топливе (Рис. 12.2).

Количество образующейся влаги зависит от многих факторов. Ее ис­точниками становятся само топливо, процесс его сжигания, утечки из ко­тельных труб, а также пар. используемый при обдувке сажи.

Металл, температура поверхности которого ниже точки росы серной кислоты, чувствителен к коррозии на холодном конце. Точка росы увели­чивается. когда повышается количество триоксида серы в топочном газе и содержание в нем водяного пара.

Серьезность коррозии на холодном конце наиболее остра при сжигании «кислых» газообразных видов топлива и менее остра для мазута. Серьез­ность коррозии наименьшая при непользовании каменного угля. Совмест­ное сжигание мазута, содержащего серу и ванадии, с природным газом да­ет худшие результаты, чем использование одного мазута, из-за выделения

I I

I

I

Идентификация коррозии на холодном конце

Коррозия на холодном конце часто вызывает коренное равномерное разру­шение металла без каких-либо чегко выраженных особенностей. Можно также наблюдать шероховатые поверхности цвета ржавчины.

Предотвращение коррозии

Коррозию на холодном конце можно предотвратить, взяв иод контроль ус­ловия. которые ее вызывют. Сюда относятся присутствие в гоночных газах достаточного для коррозии количества триоксидов серы и излишков влага и наличие металлических поверхностей, температура которых оказывается ниже точки росы серной кислоты.

Чтобы избежать присутствия достаточного для коррозии количества триоксида серы в топочных газах, необходимо, чтобы котел работал при 5%-ном или меньшем избытке подачи воздуха на горелки, был сведен к минимуму подсос воздуха и использовалось топливо с низким содержани-

Для устранения избыточной влаги в топочных газах необходимо ис­пользовать топливо с минимальной влажностью, предотвращать утечки воды из груб и снижать количество пара при обдувке сажи.

Часто необходимы и существенные конструктивные изменения для ис­ключения металлических поверхностей, температура которых ниже точки ро­сы серной кислоты. Эти изменения выходят за рамки данного руководства.

В котлах, которые оборудованы несколькими воздухоподогревателями, можно изолировать один из них и оперативно выполнить его промывку без прекращения работы всей системы.

Есть и химическое решение данной проблемы в виде применения доба-

Меры предосторожности

Металлические поверхности, которые подверглись коррозии на холодном конце, могут быть покрыты отложениями и/или продуктами коррозии, что затрудняет визуальное обследование мест коррозии. Кроме того, в резуль­тате коррозии на холодном конце обычно появляются участки равномер­ных разрушений металла без каких-либо четко выраженных особенностей, очертания которых очень напоминают очертания первоначальной не кор­родировавшей поверхности. Измерения толщины с применением ультра­звуковых методов неразрушаюших испытаний могут помочь в правильной оценке коррозии. Определить признаки коррозии на холодном конце помо­жет также визуальное сравнение профилей поверхности и толщины метал­ла в секциях, вырезанных из рабочего оборудования..