Механизм и факторы, влияющие на интенсивность низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева. Точка росы.

Разрушения металла поверхностей нагрева в зоне наиболее низких температур как газов, так и топочной среды.

Определяющим фактором интенсивной низ­котемпературной коррозии является наличие в потоке дымовых газов паров серной кислоты H₂S0₄. При горении серы топлива в зоне ядра факела образуется сернистый ангидрид S0₂. В дальнейшем при наличии некоторого избыт­ка воздуха S0₂ частично доокисляется в S0₃ атомарным кислородом О", образующимся в высокотемпературной зоне факела за счет цепных реакций горения и термической диссо­циации. Серный ангидрид S0₃ может раз­рушаться, но только при весьма высоких тем­пературах.

Однако по мере â температуры га­зов этот процесс тормозится и практически прекращается при t_г=1200-П250°С. Чем быстрее происходит охлаждение газов, тем выше будет остаточная концентрация S0₃.

При дальнейшем прохождении газами кон­вективных поверхностей нагрева может про­исходить á концентрации SO3. Ка­тализаторами процесса доокисления S0₂ в S0₃ являются отложения на поверхностях нагрева, в том числе сажевые частицы. В ито­ге содержание S0₃ в газах составляет 1—5% количества S0₂ или 0,002—0,010% полного объема газов.

В зоне температур газов ниже 500°С начи­нается образование паров серной кислоты за счет реакции S0₃ с водяными парами, находя­щимися в газовом потоке. Этот процесс завер­шается при температуре около 250°С.

Коррозия поверхности нагрева может на­чаться при условии, если температура стенки и пристенного пограничного слоя окажется ниже температуры конденсации паров влаги или паров серной кислоты, соответствующей их парциальному давлению в газах. Темпера­тура, при которой начинается конденсация влаги на поверхности, называется термодина­мической температурой росы (точка росы) t_т.р. Температура росы чистых водяных паров при их парциальном давлении в продуктах сгора­ния Р_Н2О=0,01 -0,015 МПа составляет ) t_т.р.= 45-54°С. При наличии в потоке газов па­ров серной кислоты температура конденсации (сернокислотная точка росы. f^s_T._P) значительно á и может достигать 140—160°С. Оценочно ее можно определить по форму­ле (для сжигания мазута)

t^S т.р. = tт.р. +205

где S^п = S^P/Q^P_H—приведенная сернистость топ­лива, %-кг/МДж;

– концентрация избыточного кислорода в газовом потоке, %.

С увеличением содержания серы в топливе и избытка воздуха а возрастает образование S0₃ в потоке газов, что ведет к росту темпе­ратуры росы.

Вопрос № 165

Условия работы и классификация воздухо­подогревателей.

Воздухоподогреватель являет­ся обязательным элементом современного мощного парового котла. Роль воздухоподо­гревателя возрастаете повышением единичной мощности агрегата. Это связано с тем, что. температура продуктов сгорания за экономай­зером еще значительна (350—400°С). Утили­зация этой теплоты в воздухоподогревателе снижает температуру уходящих газов до 120—160°С. Подогрев воздуха повышает КПД, котла.

Вместе с тем сам воздухоподогреватель работает в зоне наиболее низких температур продуктов сгорания, и это приводит к тому, что часть его поверхности (холодная часть) приобретает температуру, равную или мень­шую температуры точки росы продуктов сгора­ния. В этих условиях холодная часть воздухо­подогревателя покрывается влажной агрес­сивной пленкой и подвергается коррозии и загрязнениям. Эти отрицательные явления усиливаются особенно при сжигании высоко­сернистых мазутов при больших избытках воз­духа. В газоплотных котлах, позволяющих сжигать топливо с малыми избытками возду­ха, скорость коррозии меньше.

По принципу действия различают рекупе­ративные и регенеративные воздухоподогрева­тели. Рекуперативные воздухоподогреватели работают с неподвижной поверхностью нагре­ва, через которую непрерывно передается теп­лота от продуктов сгорания или другого источника к воздуху. В регенеративных воз­духоподогревателях поверхность нагрева омы­вается попеременно то продуктами сгорания, нагреваясь при этом, то воздухом, отдавая ему теплоту.

По способу обогрева различают воздухо­подогреватели, обогреваемые продуктами сго­рания непосредственно (рис. 19.9,а), обогре­ваемые продуктами сгорания, теплота которых переносится воздуху с помощью промежуточ­ного теплоносителя — твердой насадки (рис. 19.9,6), и воздухоподогреватели, в кото­рых источником теплоты для предварительно­го подогрева воздуха является горячая вода

(рис. 19.9,г) или пар реге­неративных отборов турбин (рис. 19.9,в, д).

Вопрос № 166