Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОРРОЗИЯ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

Низкотемпературная сернокислотная коррозия поража­ет хвостовые поверхности нагрева паровых котлов (возду­хоподогреватели и реже экономайзеры) в тех случаях, когда сжигаются мазут и твердое топливо с высоким содержанием серы (обычно более 1,0—1,1 %).

Разрушению от коррозии подвержена также нижняя, более холодная часть набивки регенеративных воздухопо­догревателей. Этот вид коррозии имеет место при сжиганий сернистых мазутов и подмосковного угля.

При сгорании сернистых топлив из-за окисления орга­нических соединений, содержащих серу, и разложения ми­
неральной части золы образуются сернистый ангидрит (S02) и серный ангидрит (S03). Относительно небольшая часть S02 в интервале температур 1400—400 °С окисляется до S03. Глубина окисления S02 в S03 зависит прежде все­го - от избытка воздуха, температуры в ядре факела и вре­мени-пребывания продуктов горения в зоне высоких темпе­ратур. Немалую роль в образовании S03 играет контакт горячих топочных газов с поверхностью нагрева труб фесто­на, ширм и конвективного перегревателя; оксиды железа и высшие оксиды ванадия, которые входят в состав окали­ны и отложений, служат катализаторами в реакции окисле­ния S02 и S03.

По данным [29] небольшая доля S03 образуется при сжигании жидких топлив (1—2 %), для твердых топлив, сжигаемых в виде пыли, она составляет 0,5—0,8%.

Продукты сгорания мазута и твердых топлив с высоким содержанием серы, в которых имеются SQ3 и водяные пары Н20, перемещаются по газовому тракту котла и охлажда­ются.

В результате этого при определенной температуре, назы­ваемой точкой росы дымовых газов, происходит выпадение серной кислоты, которая конденсируется и оседает на по­верхностях нагрева, вызывая интенсивную коррозию. При дальнейшем охлаждении процесс конденсации ускоряется.

Концентрация серной кислоты в пленке росы зависит от температуры стенки и давления паров S03 и Н20 из-за ма­лого парциального давления S03 практически не сказывает­ся на концентрации H2S04 в росе.

Концентрация серной кислоты, выпадающей па хвосто­вых поверхностях нагрева, мало зависит от температуры продуктов горения топлива [6].

При взаимодействии серной кислоты с малоуглеродистой сталью, из которой обычно изготавливается поверхность на­грева воздухоподогревателей, образуются сульфаты желе­за FeS04 и Fe2(S04)3. Важным фактором в процессе корро­зии углеродистых сталей и вообще всех металлов является концентрация серной кислоты. При высоких концентрациях H2S04, характерных для работы воздухоподогревателей (60—80 %), сталь слабо реагирует на воздействие кислоты.

При концентрации серной кислоты примерно 55 %, кото­рая соответствует температуре 65—70 °С, наблюдается рез­кий рост скорости коррозии стали. При концентрации сер­ной кислоты ниже 40 % хотя и происходит уменьшение скорости коррозии, но уровень ее остается высоким. На

Практике из-за высокого значения точки росы не удается избежать этой зоны без существенного снижения экономич­ности работы котла.

■ При температуре точки росы 120—140 °С и температуре стенки 70—105 °С скорость коррозии по исследованиям ВТИ не превышает 0,15 мм в год, что обеспечивает доста­точно длительную эксплуатацию воздухоподогревателя [21].

Когда температура стенки воздухоподогревателя близ­ка к температуре точки росы или остается ниже ее, то в за­висимости от концентрации серной кислоты, полученной при сжигании сернистых топлив, коррозионный износ может до­стигнуть 1 мм в год, что недопустимо.

Застойные места в газоходе и неравномерное омывание поверхностей нагрева дымовыми газами также могут быть причиной коррозии участков, где температура стенки ока­жется более низкой.

В трубчато^ воздухоподогревателе трубы разрушаются из-за коррозии на небольшой длине, но при этом необходимо заменять их целиком.

При повреждении труб воздухоподогревателя увеличи­ваются перетечки воздуха в дымовые газы, возрастает на­грузка на дымосос и вентилятор, а значит, снижается эко­номичность котла.

Из-за этого в периоды работы котла с полной нагрузкой не обеспечивается подача в топку необходимого для горе­ния количества воздуха, что приводит к значительному уве­личению потери теплоты от механического недожога топ­лива.

Одним из основных факторов, влияющих на скорость сернокислотной коррозии, является температура стенки по­верхности нагрева.

Количество конденсирующейся серной кислоты в диапа­зоне температур термодинамической точки росы кислоты и водяных паров, по данным И. С. Павлова (ЦКТИ), воз­растает по мере снижения температуры [25].

Основным фактором скорости низкотемпературной кор­розии является диффузия продуктов реакции серной кисло­ты и железа в раствор кислоты.

Сернокислотная коррозия может протекать при водных обмывках конвективных поверхностей нагрева, которые про­водятся для очистки их от отложений.

При водных обмывках поверхностей нагрева раствор серной кислоты различной концентрации стекает по трубам, а в местах интенсивного обмывания происходит быстрое растворение металла. Анализ показал, что после водной обмывки концентрация серной кислоты на поверхности раз­рушенных труб составляла 10 %. При забитых летучей зо­лой и продуктами коррозии каналах набивки резко увели­чивается сопротивление воздухоподогревателя. Поэтому необходимо производить периодическую его очистку.

По воздушному тракту вместе с воздухом в топку по­ступает испарившаяся часть сконденсированного в воздуш­ном секторе. раствора серной кислоты.

Одновременно с конденсацией паров серной кислоты происходит рост отложений на поверхностях нагрева из-за выпадания из потока газов частиц золы и механического не­дожога топлива, в результате чего образуется липкая, кор - розионно активная и трудно удаляемая корка. Во время остановов котла корку удаляют при помощи водяных от­мывок или механической очисткой. Так как отложения хо­рошо растворяются в воде, то для очистки регенеративных воздухоподогревателей иногда применяют водные отмывки на ходу.

С целью снижения коррозионного воздействия на набив­ку обмывочную воду подщелачивают до рН— 11 и подогре­вают до 60—70 °С. Струю обмывочной воды подают под давлением 0,5—1 МПа. До сброса в водоемы обмывочную воду следует обработать щелочными реагентами, вызываю­щими выпадение токсичных компонентов в твердый осадок, или обезвредить другим способом.

За рубежом для очистки набивки регенеративных возду­хоподогревателей применяют периодическую обдувку па­ром давлением 1,4—1,8 МПа с температурой 360—380 °С. В данном случае срок между водными обмывками увеличи­вается до одного года. При эффективной паровой обдувке снижаются коррозионные потери набивки.