生物質鍋爐過熱器受熱面金屬積灰腐蝕特性研究.pdf

1、生物質資源的利用對日趨緊張的環(huán)境污染問題和能源問題具有重要的意義，已經(jīng)引起了廣泛的關注。然而生物質存在高氯高堿金屬的特點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，機組效率越高，相對于燃煤機組，生物質灰更易造成腐蝕的特性是生物質鍋爐利用效率面臨的難題。因此，探討鍋爐的腐蝕和防護具有理論意義和實際應用價值。
　　本文采用水平管式爐系統(tǒng)研究生物質腐蝕的規(guī)律及探究以粉煤灰為添加劑時的腐蝕規(guī)律。生物質鍋

2、爐受熱面的腐蝕動力學曲線符合拋物線形式，擬合度良好，腐蝕的增重量隨時間的推進有所下降，因為堿金屬氯化物被消耗所致。當溫度較低時，腐蝕反應進行的速率相對緩慢，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，這是由于反應速率急劇增加導致短時間內(nèi)大量金屬元素被氧化，內(nèi)應力積聚增強導致的。四種金屬材料的抗腐蝕性能由弱至強分別為:12CrlMoV＜15CrMo＜T91＜TP347H。對四種金屬的合金元素成分進行分析對比，認為高Cr金屬

3、因為形成一層致密的氧化膜從而具有較強的耐腐蝕性能，微量的Mo能提升金屬抗腐蝕性，Ni具有很強的抗腐蝕能力。在合金中摻適當?shù)奈⒘吭啬苡行Ц纳平饘傥⒂^結構從而獲得較強的抗腐蝕能力。生物質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灰的元素含量不同導致的，麥稈灰中含有更多的鉀，氯等腐蝕性關鍵元素，所以腐蝕性較強。
　　利用熱分析動力學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℃下的腐蝕反應類型為D2類型，腐蝕機理函數(shù)為G(α)=[-ln(1-α)]-1函數(shù)模式，指前因子k0=0.079497s-1，腐蝕反應活化能E=8100.40715J·mol-1，受熱面腐蝕動力學方程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，通過對粉煤灰元素進行分析，結合腐蝕試驗的結果發(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，當生物質中含有較多的堿金屬時,采用含更高硅鋁元素的粉煤灰是一個不錯的選擇。對粉煤灰類的添加劑可以以積灰最終的(Si+Al)/(Na+K)摩爾比來簡單地對積灰的腐蝕性做一個大致的判斷，摩爾比越大，該積灰的腐蝕性越小。硅鋁比也會對腐蝕的效果產(chǎn)生影響，分析硅鋁元素摩爾比對腐蝕效果的影響，認為硅鋁比為1時能有效地減輕腐蝕，鋁元素的含量可稍高一些，目的是為了從安全性考慮，防止生成低熔點的硅酸鉀化合物從而