Низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева

Низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева

Низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева возникает при конденсации на поверхности нагрева водяных паров и образовании жидкой пленки, являющейся электролито. Конденсация водяных паров возникает при температуре поверхности нагрева ниже точки росы, которая определяется парциальным давлением водяных паров в продуктах сгорания, увеличивающимся с повышением влажности топлива и содержания в нем водорода. Например, точка росы в продуктах сгорания АШ равна 27-28 °С, бурых углей 45-55 °С, мазута 44-45 °С и природного газа 54-55 °С. Наличие в продуктах сгорания S0₂ и S0₃ повышает температуру точки росы до 100-110°С.

На рис. 25.2 показаны зависимости температуры точки росы от наличия S0₃ и H₂SO₄ в продуктах сгорания.

Для особо сернистых топлив температура точки росы повышается до 150°С. При наличии водяных паров и сернистых соединений в продуктах сгорания образуется парообразная система Н₂0-H₂SO₄. Температура образования жидкой серной кислоты в продуктах сгорания определяется содержанием серы в топливе и при сжигании топлива с Sⁿ=0,012 % кг/МДж равна 65°С, а при Sⁿ=0,1/0,2 % кг/МДж она составит 125-140°С.

Конденсация чистых водяных паров при температуре поверхности ниже точки росы при отсутствии содержания в газах сернистых соединений может вызывать кислородную коррозию в воздухоподогревателе, расположенном в области низких температур, и в результате привести к сквозному разъеданию труб и перетеканию воздуха в газовую среду. Наличие в газах сернистых соединений и конденсация на поверхностях нагрева жидкой пленки, содержащей H₂SO₄, приводят к тому,что активизируется низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева.

На рис. 25.3 показаны зависимости скорости коррозии от температуры поверхности и от концентрации H₂S0₄. Наибольшая скорость коррозии К_макс имеет место при температуре стенки, близкой к температуре точки росы t_р. При t_cт>t_р скорость коррозии уменьшается, а при дальнейшем повышении температуры - снова возрастает.

Как видно из рис. 25.3, а, имеется область температур стенки, при которой скорость коррозии незначительна и поверхность нагрева может работать длительное время. При работе на твердом сернистом топливе в зоне температур 70-110°С скорость коррозии не превышает 0,2 мм/год. При сжигании сернистого мазута скорость коррозии существенно выше, чем при сжигании твердого топлива, при этом характеристика K=f(t_cт) не имеет безопасной зоны.

Наиболее активно низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева проявляется в воздухоподогревателях, в которых имеют место наиболее низкие температуры греющего и нагреваемого теплоносителей. Температура стенки трубы воздухоподогревателя, °С, исходя из баланса теплоты внутренней и внешней ее поверхности, определяется по формуле

где t_г и t_в - температуры продуктов сгорания на выходе из воздухоподогревателя и воздуха на входе в него, °С; а_в и а_г - коэффициенты теплоотдачи со стороны воздуха и газа, Вт/ (м²*К).

Из выражения (25.5) следует, что t_ст может быть получена выше температуры точки росы за счет увеличения температуры воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, и уменьшения а_в. Уменьшение ав, которое возможно за счет снижения скорости воздуха, связано с увеличением необходимой площади поверхности нагрева, а при загрязнении внутренней поверхности труб уносом не повышает t_ст и поэтому нецелесообразно. Широко применяемым методом предотвращения коррозии воздухоподогревателя является повышение температуры поступающего в него воздуха обычно путем рециркуляции горячего воздуха в воздухоподогревателе или предварительного подогрева воздуха в паровых подогревателях.

На рис. 25.4 показаны схемы повышения температуры поступающего в воздухоподогреватель воздуха путем рециркуляции горячего воздуха. Рециркуляция воздуха снижает температурный напор в воздухоподогревателе, повышает температуру уходящих газов и расход электроэнергии на дутье. При применении отдельного вентилятора для рециркуляции воздуха загрузка вентилятора остается неизменной и расход электроэнергии на рециркуляцию воздуха несколько уменьшается.

На рис. 25.4, в показана схема подогрева воздуха, поступающего в воздухоподогреватель в паровом подогревателе. Подогреватель устанавливается между напорной стороной дутьевого вентилятора и входной ступенью воздухоподогревателя. Он представляет собой трубчатый теплообменник, внутри труб которого проходит отработавший пар турбины при температуре около 120 °С. Снаружи трубы омываются потоком воздуха. В этом случае расход электроэнергии на дутье меньше, чем при применении рециркуляции, а использование отработавшего пара на подогрев воздуха несколько повышает регенерацию и за счет этого экономичность электростанции. Паровой подогрев воздуха при пропуске постоянного количества пара через подогреватель обеспечивает более высокий подогрев воздуха при пусках и остановках котла, что уменьшает коррозию воздухоподогревателя и при этих режимах. В некоторых установках подогрев воздуха в паровых калориферах осуществляют за счет пара низкого давления, получаемого в газовых испарителях, установленных за котлом.

Низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева исключается в первом ходе воздухоподогревателя путем применения в нем эмалированных трубок или изготовление их из некорродирующих материалов. В котлах, работающих на сернистых мазутах, присадкой доломита к мазуту, применяемой для предотвращения высокотемпературной коррозии, также снижается низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева в экономайзерах и воздухоподогревателях.