生物質混煤燃燒對金屬受熱面的腐蝕特性研究.pdf

1、能源與環(huán)境是當今社會人們所關注的兩大熱點問題。隨著化石燃料的日趨枯竭和環(huán)境的不斷惡化，開發(fā)利用新型清潔能源成為關注的焦點。生物質以其CO2零排放、來源廣泛、可再生等特點，成為人們的首選。但生物質中大量的堿金屬、堿土金屬及氯等元素，會造成嚴重的腐蝕、積灰、結渣等問題，嚴重影響生物質的有效利用。生物質與煤摻混燃燒可以有效的減輕單一生物質燃燒造成的腐蝕等問題。本文將玉米稈、棉桿、楊木灰與貧煤、煙煤灰進行摻混，試驗研究了摻混灰對12CrMoVG

2、、15CrMoG、T91的腐蝕規(guī)律，分析了生物質混煤燃燒對金屬受熱面的腐蝕機理，并對腐蝕的各影響因素進行了灰色關聯(lián)分析，建立了摻混燃燒腐蝕量的回歸預測模型，確定了混燃腐蝕量與溫度、HCl濃度及摻混比的關系。
　　 首先，本文在高溫反應器上試驗研究了溫度、摻混比、HCl濃度、水蒸氣對腐蝕的影響規(guī)律，結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，隨溫度升高，腐蝕急劇加速，腐蝕類型也有所轉變，由腐蝕較

3、輕的全面均勻腐蝕演變?yōu)檠鼐Цg、脫碳腐蝕、點腐蝕相互作用的復雜腐蝕模式;生物質摻混比對腐蝕增重曲線的影響并不符合加權平均算法的規(guī)律，摻混比低于50％時，隨摻混比增加，生物質中的堿金屬氧化物與煤中的SiO2、Al2O3反應生成低熔點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，由于煤中SiO2、Al2O3含量的降低，低熔點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，灰熔點取決于生物質的作用，繼而有所升

4、高，灰熔融溫度的變化趨勢影響液相腐蝕，使腐蝕隨摻混比呈現(xiàn)先增大后減小繼而增大的趨勢;隨著HCl濃度的升高，管材的腐蝕程度愈加嚴重，這主要與氯的活性氧化作用有關;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遠離金屬基體擴散到環(huán)境中，從而對活性氧化腐蝕起到削弱的作用。
　　 其次，通過對腐蝕后金屬試樣剖面的SEM微觀形貌圖及腐蝕層的EDS檢測結果進行分析，探究了生物質混煤燃燒對金

5、屬受熱面的腐蝕機理，結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，起到保護性作用，當金屬溫度達到600℃時，金屬晶粒之間會析出新的物相（CrxCy、FexC等），造成晶界區(qū)域某一元素成分的貧化，此時晶界貧化區(qū)與晶粒本體之間會形成腐蝕電池，造成沿晶腐蝕;反應過程中形成的低溫熔融鹽充當液態(tài)電解質作用，加劇了電化學腐蝕;金屬表面析出的金屬碳化物還會與煙氣中的腐蝕性氣體發(fā)生氧化還原反應，將金屬表面的碳

6、元素轉移到氧化腐蝕膜中，降低金屬含碳量，改變金屬的組織結構，晶界處金屬碳化物的氧化還原反應，使得腐蝕沿晶界方向縱向延伸，造成嚴重的脫碳腐蝕;煤燃燒析出的SO2還會對生物質中主要腐蝕性物質KCl產生硫酸化作用，釋放氯的化合物繼續(xù)造成活性氧化腐蝕。
　　 再次，采用灰色關聯(lián)理論，對腐蝕各影響因素進行了關聯(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測模型，發(fā)現(xiàn)預測關聯(lián)式為多項式公式:y=54.198+0.761x1-115