生物質(zhì)鍋爐過熱器受熱面金屬積灰腐蝕特性研究.pdf

1、生物質(zhì)資源的利用對(duì)日趨緊張的環(huán)境污染問題和能源問題具有重要的意義，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。然而生物質(zhì)存在高氯高堿金屬的特點(diǎn)使得在利用過程中容易造成受熱面沉積和腐蝕等問題。鍋爐出口蒸汽溫度越高，壓力越大，機(jī)組效率越高，相對(duì)于燃煤機(jī)組，生物質(zhì)灰更易造成腐蝕的特性是生物質(zhì)鍋爐利用效率面臨的難題。因此，探討鍋爐的腐蝕和防護(hù)具有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用水平管式爐系統(tǒng)研究生物質(zhì)腐蝕的規(guī)律及探究以粉煤灰為添加劑時(shí)的腐蝕規(guī)律。生物質(zhì)鍋

2、爐受熱面的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線形式，擬合度良好，腐蝕的增重量隨時(shí)間的推進(jìn)有所下降，因?yàn)閴A金屬氯化物被消耗所致。當(dāng)溫度較低時(shí)，腐蝕反應(yīng)進(jìn)行的速率相對(duì)緩慢，隨著溫度上升，腐蝕速率呈指數(shù)增長，金屬表面出現(xiàn)開裂剝落現(xiàn)象，這是由于反應(yīng)速率急劇增加導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)大量金屬元素被氧化，內(nèi)應(yīng)力積聚增強(qiáng)導(dǎo)致的。四種金屬材料的抗腐蝕性能由弱至強(qiáng)分別為:12CrlMoV＜15CrMo＜T91＜TP347H。對(duì)四種金屬的合金元素成分進(jìn)行分析對(duì)比，認(rèn)為高Cr金屬

3、因?yàn)樾纬梢粚又旅艿难趸亩哂休^強(qiáng)的耐腐蝕性能，微量的Mo能提升金屬抗腐蝕性，Ni具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。在合金中摻適當(dāng)?shù)奈⒘吭啬苡行Ц纳平饘傥⒂^結(jié)構(gòu)從而獲得較強(qiáng)的抗腐蝕能力。生物質(zhì)燃料的腐蝕性大小表現(xiàn)為:麥稈＞棉桿，腐蝕性的差異是由于不同生物質(zhì)灰的元素含量不同導(dǎo)致的，麥稈灰中含有更多的鉀，氯等腐蝕性關(guān)鍵元素，所以腐蝕性較強(qiáng)。
　　利用熱分析動(dòng)力學(xué)方法建立高溫腐蝕熱分析模型，采用定溫分析法，根據(jù)G(α)-t曲線的擬合度及擬合誤差

4、綜合考慮得到T91在480℃至680℃下的腐蝕反應(yīng)類型為D2類型，腐蝕機(jī)理函數(shù)為G(α)=[-ln(1-α)]-1函數(shù)模式，指前因子k0=0.079497s-1，腐蝕反應(yīng)活化能E=8100.40715J·mol-1，受熱面腐蝕動(dòng)力學(xué)方程dα/dt=0.079497exp(-974.32728/T)[-ln(1-α)]-1。
　　利用粉煤灰作為添加劑探討了粉煤灰基添加劑的可行性，通過對(duì)粉煤灰元素進(jìn)行分析，結(jié)合腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加劑

5、的效果受灰中的硅、鋁、鉀、鈉和鈣的共同作用，當(dāng)生物質(zhì)中含有較多的堿金屬時(shí),采用含更高硅鋁元素的粉煤灰是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)粉煤灰類的添加劑可以以積灰最終的(Si+Al)/(Na+K)摩爾比來簡單地對(duì)積灰的腐蝕性做一個(gè)大致的判斷，摩爾比越大，該積灰的腐蝕性越小。硅鋁比也會(huì)對(duì)腐蝕的效果產(chǎn)生影響，分析硅鋁元素摩爾比對(duì)腐蝕效果的影響，認(rèn)為硅鋁比為1時(shí)能有效地減輕腐蝕，鋁元素的含量可稍高一些，目的是為了從安全性考慮，防止生成低熔點(diǎn)的硅酸鉀化合物從而