Vzroki in preventivni ukrepi nizkotemperaturne korozije uparjalnikov

Kaj je nizkotemperaturna korozija kotla?

Korozija z žveplovo kislino, ki se pojavi na zadnji grelni površini kotla (ekonomizator, predgrelnik zraka), se imenuje nizkotemperaturna korozija, ker so temperature dimnih plinov in stene cevi v zadnjem delu grelne površine nizke. Po pojavu nizkotemperaturne korozije v cevi ekonomizatorja lahko v kratkem času pride do puščanja, kar predstavlja varnostna tveganja. Zaustavitev peči zaradi popravila bo povzročila tudi večje gospodarske izgube.

Glavni vzrok za nizkotemperaturno korozijo kotlov

Žveplo v gorivu zgori, da nastane žveplov dioksid (S+02=SO2). Žveplov dioksid se pod delovanjem katalizatorja nadalje oksidira, da nastane žveplov trioksid (2SO2+02=2S03). SO3 in vodna para v dimnem plinu ustvarjata paro žveplove kisline (SO3+H2O =H2SO4). Prisotnost hlapov žveplove kisline znatno poveča rosišče dimnih plinov. Ker je temperatura zraka v predgrelniku zraka nizka, temperatura dimnih plinov v delu predgrelnika ni visoka, temperatura stene pa je pogosto nižja od rosišča dimnih plinov. Na ta način bodo hlapi žveplove kisline kondenzirali na grelni površini predgrelnika zraka, kar bo povzročilo korozijo žveplove kisline. Nizkotemperaturna korozija se pogosto pojavi v predgrelnikih zraka, toda ko je vsebnost žvepla v gorivu visoka, je koeficient presežka zraka velik, vsebnost SO3 v dimnih plinih visoka, kislo rosišče se dvigne in temperatura napajalne vode je nizka (turbina se deaktivira pri visoki temperaturi), lahko tudi cev ekonomizatorja trpi zaradi nizkotemperaturne korozije.

Primer nizkotemperaturne korozije kotla

Kotel s krožečo zvrtinčeno plastjo v podjetju je s prekinitvami obratoval manj kot eno leto, več cevi v spodnji cevi ekonomizatorja pa je trpelo zaradi perforacij in puščanja. Gorivo kotla je mešanica bituminoznega premoga in blata, material cevi ekonomizatorja je jeklo 20 (GB/T 3087-2008), temperatura na vstopu v ekonomizator pa je na splošno nižja od 100 °C.

Razlogi za perforacijo in puščanje ekonomizatorske cevi so bili analizirani z analizo materialne sestave, preskusom mehanskih lastnosti, metalografsko analizo, morfologijo vrstičnega elektronskega mikroskopa in analizo energijskega spektra, fazno analizo rentgenske difrakcije itd. Analiza je pokazala, da je ekonomizatorska cev deluje pri nizki temperaturi, produkti korozije pa vsebujejo veliko količino elementov S in Cl. Zunanja stena cevi ekonomizatorja trpi zaradi nizkotemperaturne korozije pri nizkotemperaturnem delovanju in kislinske korozije med zaustavitvijo, kar na koncu privede do prihranka premoga. Cev je zarjavela, preluknjana in pušča.

Ukrepi za preprečevanje nizkotemperaturne korozije
1. Povečajte temperaturo stene cevi predgrelnika zraka, tako da bo temperatura stene višja od rosišča dimnih plinov.
2. Dodajte aditive dimnim plinom za nevtralizacijo SO3 in preprečite nastajanje hlapov žveplove kisline. 3. Za izdelavo predgrelnikov zraka in ekonomizatorjev uporabite nizkotemperaturne materiale, odporne proti koroziji.
4. Uporabite zgorevanje z nizko vsebnostjo kisika, da zmanjšate presežek kisika v dimnih plinih ter preprečite in zmanjšate pretvorbo SO2 v SO3.
5. Z zaznavanjem temperature kislega rosišča je mogoče natančno poznati kislo rosišče pod določenimi delovnimi pogoji, s čimer se prilagodi temperatura izpušnih plinov, da se dosežejo najboljši pogoji za varčevanje z energijo in podaljšanje življenjske dobe kotla.