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水套加热炉的腐蚀分析和防腐措施(下)

时间:2021-12-17 15:28:55 浏览量:

参考天然气的饱和含水量表(1atm,0℃,比重0.6)

温度℃

15

22

26

33

37

45

47.6

50

55

60

65

饱和含水汽量g/nm3

12.8

19.3

26.4

40.2

53.2

73.2

80.4

96.8

128.6

155.4

171.2

    得出:①完全燃烧后:烟气中的含水量80.4g/nm3,烟气露点47.6℃;②不完全燃烧后:烟气中的含水量171.2 g/nm3,所以烟气露点65℃。所以,天然气燃烧后烟气的露点范围为47.6~65℃。只要烟气温度低于其露点,就会在烟气系统的金属内壁形成一层冷凝水膜。

    完全燃烧2.5m3/h甲烷,全天共产生冷凝水量73.3kg:在烟道内烟气温度24小时保持33℃,将产生冷凝水量48.2kg/d(计算式:(80.4-40.2)×20×2.5×24g/d);然后进入封头处的烟箱内,烟气温度24小时保持22℃,将再产生冷凝水量25.1kg/d(计算式:(40.2-19.3)×20×2.5×24g/d)。

    不完全燃烧2.5m3/h甲烷,全天共产生冷凝水量64.1kg:在烟道内烟气温度24小时保持33℃,将产生冷凝水量55.3kg/d(计算式:(171.2-40.2)×7.04×2.5×24g/d);然后进入封头处的烟箱内,烟气温度24小时保持22℃,将再产生冷凝水量8.8kg/d(计算式:(40.2-19.3)×7.04×2.5×24g/d)。

    在烟气中,由于CO2与烟气中的水蒸汽形成碳酸蒸汽,而碳酸蒸汽的露点(也叫酸露点或烟气露点)则较高,使露点大大高于按照上表得出的测算值。烟气露点高低影响因素:①配风量变化,②烟气中CO与CO2的比率变化。笔者初步测定出烟气露点为50~60℃。假设露点温度为50℃,即50℃的含水饱和度假设为80.4g/m3,则在33℃条件下凝结的水量远远大于48.2kg/d。

3.4                      烟道等金属内壁的腐蚀机理

3.4.1       二氧化碳腐蚀的机理

3.4.1.1                        氢去极化腐蚀

    在没有液态水时,CO2不会发生腐蚀。CO2与含水蒸汽的烟气一起,随着对流过程,一部分被排出烟囱,同时另一部分在沿火筒、烟道、烟箱和烟囱等通道流动时,如果内壁长期附着很薄的冷凝水膜,就会有溶解度很高的CO2溶于凝结水中生成H2CO3弱酸,使凝结水膜的pH值降低到5.5以下,并吸附于金属内表面,H2CO3部分解析而产生H+,对钢材发生氢去极化腐蚀。 最易发生CO2 酸性腐蚀和O2氧化腐蚀的部位,通常在火筒、烟道、烟箱封头以及烟囱等部位,腐蚀严重部位是烟道和烟囱。

Fe  + H2CO3  → , ; FeCO3  +   H2

        (腐蚀产品)

3.4.1.2                        温度的影响

    温度是影响CO2腐蚀的重要因素。温度在60℃附近,CO2腐蚀机制有质的变化。当温度低于60℃,由于碳钢生成无保护性的腐蚀产物膜,腐蚀速率由CO2水解生成碳酸的速度和CO2扩散至钢材表面的速度共同决定,此时以均匀腐蚀为主;当温度高于60℃时,钢材表面有碳酸压铁生成,腐蚀速率由穿过该阻挡层的传质过程决定。温度在60~110℃时,生成的腐蚀产物膜厚而松,结晶粗大,不均匀,易破损,此时局部孔蚀严重。而温度高于150℃时,腐蚀产物膜细致紧密,附着力强,有一定的保护性,腐蚀速率下降。

3.4.2                              氧去极化腐蚀

    在甲烷完全燃烧时,烟气中有部分剩余的氧气。在烟箱、6根烟道等烟气系统的金属内壁上,由于氧气充分扩散到冷凝水中,对钢材发生氧去极化腐蚀。

                  2Fe +1.5 O2 + H2O           2FeO(OH)

                         2FeO(OH)          Fe2O3  + H2O

       黄色铁锈            橙色铁锈

    腐蚀过程中铁、氧与水化合形成铁锈,这可从碳钢金属表面上黄色FeO(OH)和橙色Fe2O3等腐蚀产物得到证实。由于腐蚀产物疏松多孔,不能阻止腐蚀的行程。

4          防止烟道堵塞,防止被烟气腐蚀

4.1 防止烟道堵塞

    定期清理烟道的腐蚀产物,减少烟道的气体对流阻力。

4.2

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