生物質(zhì)混煤燃燒對(duì)金屬受熱面的腐蝕特性研究.pdf

1、能源與環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)人們所關(guān)注的兩大熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著化石燃料的日趨枯竭和環(huán)境的不斷惡化，開(kāi)發(fā)利用新型清潔能源成為關(guān)注的焦點(diǎn)。生物質(zhì)以其CO2零排放、來(lái)源廣泛、可再生等特點(diǎn)，成為人們的首選。但生物質(zhì)中大量的堿金屬、堿土金屬及氯等元素，會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕、積灰、結(jié)渣等問(wèn)題，嚴(yán)重影響生物質(zhì)的有效利用。生物質(zhì)與煤摻混燃燒可以有效的減輕單一生物質(zhì)燃燒造成的腐蝕等問(wèn)題。本文將玉米稈、棉桿、楊木灰與貧煤、煙煤灰進(jìn)行摻混，試驗(yàn)研究了摻混灰對(duì)12CrMoVG

2、、15CrMoG、T91的腐蝕規(guī)律，分析了生物質(zhì)混煤燃燒對(duì)金屬受熱面的腐蝕機(jī)理，并對(duì)腐蝕的各影響因素進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，建立了摻混燃燒腐蝕量的回歸預(yù)測(cè)模型，確定了混燃腐蝕量與溫度、HCl濃度及摻混比的關(guān)系。
　　 首先，本文在高溫反應(yīng)器上試驗(yàn)研究了溫度、摻混比、HCl濃度、水蒸氣對(duì)腐蝕的影響規(guī)律，結(jié)果表明各工況下的腐蝕增重曲線均符合拋物線規(guī)律。在450℃～650℃溫度區(qū)間內(nèi)，隨溫度升高，腐蝕急劇加速，腐蝕類型也有所轉(zhuǎn)變，由腐蝕較

3、輕的全面均勻腐蝕演變?yōu)檠鼐Цg、脫碳腐蝕、點(diǎn)腐蝕相互作用的復(fù)雜腐蝕模式;生物質(zhì)摻混比對(duì)腐蝕增重曲線的影響并不符合加權(quán)平均算法的規(guī)律，摻混比低于50％時(shí)，隨摻混比增加，生物質(zhì)中的堿金屬氧化物與煤中的SiO2、Al2O3反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的硅鋁酸鹽與硅酸鹽增多，灰熔融溫度隨之降低，在50％～80％之間時(shí)，由于煤中SiO2、Al2O3含量的降低，低熔點(diǎn)化合物的生成量減少，灰熔融溫度有所升高，摻混比大于80％時(shí)，灰熔點(diǎn)取決于生物質(zhì)的作用，繼而有所升

4、高，灰熔融溫度的變化趨勢(shì)影響液相腐蝕，使腐蝕隨摻混比呈現(xiàn)先增大后減小繼而增大的趨勢(shì);隨著HCl濃度的升高，管材的腐蝕程度愈加嚴(yán)重，這主要與氯的活性氧化作用有關(guān);水蒸氣有減弱腐蝕的作用，這主要是由于水蒸氣的存在使得形成的金屬氧化膜疏松多孔，腐蝕后期金屬氯化物會(huì)遠(yuǎn)離金屬基體擴(kuò)散到環(huán)境中，從而對(duì)活性氧化腐蝕起到削弱的作用。
　　 其次，通過(guò)對(duì)腐蝕后金屬試樣剖面的SEM微觀形貌圖及腐蝕層的EDS檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，探究了生物質(zhì)混煤燃燒對(duì)金

5、屬受熱面的腐蝕機(jī)理，結(jié)果表明腐蝕初期金屬表層元素(主要為Fe、Cr)在O2、CO2作用下形成微薄的金屬氧化物，起到保護(hù)性作用，當(dāng)金屬溫度達(dá)到600℃時(shí)，金屬晶粒之間會(huì)析出新的物相（CrxCy、FexC等），造成晶界區(qū)域某一元素成分的貧化，此時(shí)晶界貧化區(qū)與晶粒本體之間會(huì)形成腐蝕電池，造成沿晶腐蝕;反應(yīng)過(guò)程中形成的低溫熔融鹽充當(dāng)液態(tài)電解質(zhì)作用，加劇了電化學(xué)腐蝕;金屬表面析出的金屬碳化物還會(huì)與煙氣中的腐蝕性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將金屬表面的碳

6、元素轉(zhuǎn)移到氧化腐蝕膜中，降低金屬含碳量，改變金屬的組織結(jié)構(gòu)，晶界處金屬碳化物的氧化還原反應(yīng)，使得腐蝕沿晶界方向縱向延伸，造成嚴(yán)重的脫碳腐蝕;煤燃燒析出的SO2還會(huì)對(duì)生物質(zhì)中主要腐蝕性物質(zhì)KCl產(chǎn)生硫酸化作用，釋放氯的化合物繼續(xù)造成活性氧化腐蝕。
　　 再次，采用灰色關(guān)聯(lián)理論，對(duì)腐蝕各影響因素進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析，確定了腐蝕的主要影響因素，建立了混燃腐蝕的回歸預(yù)測(cè)模型，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式為多項(xiàng)式公式:y=54.198+0.761x1-115