Файл: Цирульников, Л. М. Защита газомазутных котлов от сернокислотной коррозии [монография].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 76
Скачиваний: 0
⅜
коррозионных испытаний можно было бы ограничить 100—120 час. Однако с целью повышения точности и надежности опытов целесооб разно их проводить не менее 400 час.
Скорость коррозии низкотемпертурных поверхностей нагрева су щественно зависит от относительной нагрузки котельных агрегатов. Это можно объяснить тем, что с увеличением нагрузки линейно возра стает скорость движения газов, интенсифицируется массообмен между коррозионно-активной средой — дымовыми газами, содержа щими аэрозоли серной кислоты, и корродируемой поверхностью нагрева.
Расчеты, выполненные А. К. Внуковым (1966), позволили прийти к выводу, что скорость выпадения кислоты, как и ско рость сернокислотной коррозии поверхно сти нагрева, при поперечном омывании
дымовыми газами в 2 раза больше, чем при продольном. Это согласуется с эксперимен тальными данными Б. И. Клячко (1963).
Подробные исследования скорости кор розии опытных образцов в холодном слое РВП в зависимости от относительной на грузки выполнены Л. А. Гойхманом и др. (1970) на котле ТМ-84. При прочих равных или близких условиях (характеристика топ лива, коэффициент избытка воздуха, тем пература стенки, способ очистки от отло жений) повышение относительной нагрузки с 57 до 86% приводило к увеличению ско рости коррозии с 0,2 до 4,5 гім2 час (рис. 7). Эти данные не противоречат данным Эттига и Сидора (1965), которые с ростом относи тельной нагрузки от 27 до 55 и 92% зафик
сировали |
повышение |
содержания серного |
|||||
ангидрида c2 10~4 |
до |
8 IO-4 и 20 ■ 10~4% |
|||||
при |
Oo= 0,5%, |
с |
5 |
KiT4 до 20 |
■ |
10~4 и |
|
42 |
10-4% |
при |
O2= 1% и с 12 |
■ |
10~4 до |
||
при Q2= t2%.
Рис. 7. Влияние относитель ной нагрузки котлоагрегата
(Д/ДНОм) на скорость кор розии:
1 — 0,86; 2 — 0,74; |
2 — 0,62; |
4 — 0,57. |
|
38 ∙ 10~4 и 56 |
∙ 10'4% |
Вместе с тем на практике указанная зависимость не всегда под тверждается. Известно, например, что работа котла на высокосерни стом мазуте в любом диапазоне нагрузок (как вблизи номинала, так и около 50 —60% номинала) вызывает необходимость в замене труб или набивки «холодного» слоя воздухоподогревателя примерно через один и тот же срок — через 4—6 месяцев в режиме без предваритель ного подогрева воздуха при температуре стенки ниже 80—90o C и че рез 10—15 месяцев в режиме с предварительным подогревом воз духа при температуре стенки не ниже 100—110° C и коэффициенте из бытка воздуха более 1,05. Это связано с тем, что уменьшение нагрузки сопровождается снижением температуры уходящих газов и, как след-
2* |
[Э |
ствие, уменьшением температуры стенки. В результате имеет место пе реход в зону более интенсивной коррозии. Таким образом, ослабление коррозии за счет ухудшения массообмена при сниженных скоростях дымовых газов компенсируется повышением коррозии вследствие перехода в зону более низких значений температуры стенки.
Определенное воздействие на скорость коррозии оказывает ввод в высокосернистый мазут (или в продукты его сгорания) присадок, которые могут нейтрализовать коррозионно-активную среду, вызы
вающую разрушение металла. Исследованы |
газообразные, |
жидкие |
и твердые присадки (Клячко, 1963; Геллер, |
1965; Эттиг и |
Сидор, |
1965; Сухарев и Бутков, 1966; Верховский, Красноселов, Машилов, Цирульников, 1970). Наиболее широкое распространение получили минеральные присадки на магниевой или кальциевой основе: магне зит, доломит, окись магния и другие материалы. Обычно количество вводимой присадки определялось с учетом стехиометрического соот ношения между серосодержанием топлива и дозировкой нейтрализую щего агента.
Можно ожидать, что за счет реакции нейтрализации серного ан гидрида в потоке дымовых газов и серной кислоты на корродируемой поверхности будут образовываться нейтральные соединения, присут ствие которых не только не вызовет активного разрушения низко
температурной поверхности нагрева, но и будет тормозить |
дос |
туп к ней новых порций серной кислоты из газового потока. |
Под |
робные исследования этих присадок выполнены в ВТИ Б. И. |
Кляч |
ко (1963).
Интересные данные получены Рисом, Джонакином и Каракристи (1965). При сжигании мазута с содержанием серы 2,12% ввод присад ки магния вызывал снижение концентрации серного ангидрида в ды мовых газах, причем не в топке, а в газоходе, особенно в низкотемпе ратурной его зоне, т. е. ввод присадки магния может компенсировать то увеличение серного ангидрида, которое обычно происходит при дви жении газов вдоль газоходов.
• Наконец, значительное, иногда решающее влияние на скорость сернокислотной коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева может иметь способ очистки их от отложений. Все способы очистки, не предусматривающие применения воды, например дробеочистка и паровая обдувка, не приводят к резкому возрастанию скорости корро зии. Водные промывки, наиболее широко используемые для очистки РВП, способствуют растворению агрессивных отложений в воде, обра зованию растворов серной кислоты переменной концентрации. Взаимо действие металлических поверхностей нагрева с растворами кислоты в течение длительного периода (десятки часов в году) катастрофиче ски повышает скорость коррозии, что вызывает необходимость частых замен прокорродированных участков набивки РВП и прилегающих газоходов.
Для продления сроков эксплуатации низкотемпературных по верхностей нагрева часто применяют предварительный подогрев холод ного воздуха в калориферах отборным паром или за счет рециркуля-
2J
ции части горячего воздуха. Этот метод подробно изучен И. Б. Варавицким и Л. Б. Кролем (1952), его применение позволяет довести темпе ратуру стенки до коррозионно-малоопасных значений (не менее 130° С). Для этого необходимо подогревать воздух перед воздухоподогрева телем до 90—110°C, при этом температура уходящих газов возрас тает со 120—140 до 160—180° С. Это обусловливает снижение к. п. д. котлоагрегата на 1,5—2,5% (без учета изменения к. п. д. паросило вого цикла электростанций).
В описанных условиях экономически выгодно выполнять многие мероприятия по защите низкотемпературных поверхностей нагрева от сернокислотной коррозии. Их внедрение, хотя и связано с опреде ленными первоначальными затратами, не влечет за собой резкого сни жения экономичности котельного агрегата в процессе еч> эксплу атации.
Глава П. СНИЖЕНИЕ СЕРНОКИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ НИЗ
КОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА
C ПОМОЩЬЮ НЕЙТРАЛИЗУЮЩИХ ПРИСАДОК
Для защиты низкотемпературных поверхностей нагрева от серно кислотной коррозии широкое распространение получили способы, ос нованные на вводе нейтрализующих щелочных присадок. Эти способы не вызывают заметного снижения экономичности или резкого услож нения конструкции и эксплуатации котельных агрегатов, сжигаю щих высокосернистый мазут. Достаточно прост, в частности, ввод в агрессивные продукты горения таких дешевых твердых (порошкооб разных) присадок, как известь, белая магнезия, доломит и ^магнезит. Именно им уделяют внимание многие исследователи в СССР и за ру бежом.
Опыт эксплуатации и результаты исследования эффективности этих присадок (Huge, Piotter, 1955; Синявский, 1957; Wilkinson, Clarke, 1959; Ashman, 1961; Гвоздецкий и др., 1962; Клячко, 1963; Kpaсяоселов и Мясников, 1964; Геллер, 1965) показывают, что наиболее целесообразен ввод присадок на магниевой основе. В то же время не однократно отмечалось, что еще большая эффективность могла бы быть достигнута при вводе растворов магниевых присадок.
В указанных направлениях и проводились исследования эффек тивности ввода присадок. Необходимость их проведения вытекала из того, что в многочисленных работах отечественных и зарубежных авторов представлены лишь отдельные характеристики различных при садок и способов их ввода, что и объясняло неоднозначность эффек та в опытах разных авторов.
Вместе с тем разрозненные данные, представленные в этих работах, позволяют сделать вывод о том, что интенсивность коррозии оказы вается тем меньше, чем выше дисперсность и активная поверхность присадок (при прочих равных условиях: состав, способ получения и т. д.). Представляют несомненный интерес систематические стендовые и промышленные данные о влиянии присадки каустического магнезита на интенсивность сернокислотной коррозии низкотемпературных по верхностей нагрева.
22
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИСАДКИ КАУСТИЧЕСКОГО МАГНЕЗИТА
Каустический магнезит получают путем обжига минерала — сыро го магнезита, состоящего примерно на 90% из углекислого магния.
На электростанции СССР магнезит поступает преимущественно с завода «/Магнезит».. На этом заводе во вращающихся печах, сжигаю щих мазут, под воздействием высокой температуры (от 800 до 1600° С) происходит расщепление кусков магнезита и его разложение на окись магния и углекислый газ.
Рис. 8. Схема стенда для изучения эффективности присадки
каустического магнезита:
1 — байпасный газоход, |
2 — дозатор магнезита, |
3 — газоход |
за |
котлом, |
|
4 — газоход перед дымососом, |
5 — расходомерная шайба, штуцера: |
6 — для |
|||
установки трубок Прандтля и |
Лльнера, 7 — для |
измерения разрежения, |
|||
8 — для продуЕки стенда сжатым воздухом, 9 — для отбора |
газов на пол |
||||
ный анализ. 10—для |
измерения температуры точки росы, |
11—гильза |
|||
для измерения температуры газов. |
|
|
|||
•“ Основная масса магнезита, подвергающаяся полному обжигу, на правляется для приготовления металлургического порошка.Недообожженный (каустический) магнезит обжигается при температуре выше температуры диссоциации и ниже температуры спекания магнезита (800—IlOOo С). Частицы каустического магнезита выносятся из печей потоком дымовых газов и улавливаются либо циклонами, либо элект рофильтрами.
Опыты на стенде проводились с двумя сортами магнезита. Первый, обычно поступающий на электростанции, представлял собой товарный каустический магнезит, полученный из циклонов цеха металлурги ческого порошка и имел в своем составе (в пересчете на окислы): 90,5% магния, 3,2 кальция, 1,2 кремния, 1,9 железа, 0,4% алюминия, поте ри при прокаливании (п. п. п.) составили 2,0%. Фракционный состав, определенный анализом путем «мокрой» рассевки, характеризовался
23