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影响烟道腐蚀的主要因素

2018-3-7 17:14:07      点击:
当烟气温度低于某一温度时,烟气中硫酸蒸汽就会凝结,对设备造成腐蚀。这个温度与烟气中所含水蒸气的分压有关,水蒸气分压越高,露点温度越高。当烟气中有少量的SO3存在时,烟气露点温度将大幅度提高,此时的烟气露点温度实际上指的是烟气的酸露点温度,即烟气中SO3与水蒸气结合成H2SO4后凝结的温度。

图(1)超低排放加速了烟道烟囱腐蚀速度
一、烟气露点温度
烟气露点温度是影响烟气腐蚀的主要因素之一,当烟气温度低于露点温度时,受热面表面的金属氧化膜被酸溶液侵蚀,导致金属和电解液的相互作用而引起腐蚀,这种腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀。烟气露点温度主要受以下几种烟气成分的影响。
1、水蒸气
烟气中含有水蒸气的体积分数越大,水蒸气的分压力也越大。水蒸气的露点温度等于烟气中水蒸气分压力下所对应的饱和温度。
2、SO2
SO2对露点温度的影响很小,当烟气中水蒸气分压一定, SO2体积分数变化很大时,烟气露点温度的变化也不超过1℃,一般情况下可以忽略,即当烟气中不含SO3时,烟气的露点温度即等于烟气的水露点温度。
3、SO3
烟气露点温度与烟气中SO3体积分数密切相关, SO3在烟气中几乎完全溶解于水蒸气而转变为硫酸蒸汽,硫酸蒸汽的分压就等于SO3的分压。
4、飞灰
烟气中飞灰对烟气露点温度的影响有2个方面:在低温下,飞灰中含有的V2O5及金属表面的铁锈Fe2O3,对SO2氧化为SO3有较好的催化作用;燃料中的未燃炭颗粒、钙镁的氧化物及Fe3O4可吸收或中和烟气中部分SO3。由于飞灰的数量、组分和形态与燃料种类及燃烧方式有关,飞灰的吸收及中和作用大于催化作用,烟气中飞灰的存在将使烟气中SO3的体积分数有所下降,从而降低烟气露点温度。

图(2)烟道内腐蚀介质成分分析
二、硫酸蒸汽的凝结量
硫酸蒸汽的凝结量增大,则附着在金属表面的硫酸溶液增多,根据化学反应原理,其参与酸反应的金属量就会增加,导致腐蚀加重。金属受热面上硫酸的凝结量与受热面壁温有一定关系,受热面壁温除影响酸凝结量外,还直接影响腐蚀的化学反应速度。

图(3)金属烟道已经腐蚀穿孔
三、凝结液中硫酸的体积分数
在低温受热面,烟气中的水蒸气与硫酸蒸汽凝结初始,其凝结液中硫酸的体积分数很高。但当烟气继续流动,经过壁温更低的受热面,烟气中的水蒸气和硫酸蒸汽将继续凝结,但其凝结液中硫酸的体积分数却逐渐降低。

图(4)已腐蚀的烟道采用KN17烟气防腐涂料施工预保护
金属受热面腐蚀速度随硫酸溶液的体积分数的增大先升高后降低,当硫酸的体积分数为56%时,腐蚀速度最大。而硫酸的体积分数高于该值后,腐蚀速度有所下降。这是因为浓硫酸使金属表面生成了一层极薄的钝化层,阻碍了金属的进一步溶解,即金属材质发生了化学钝化。