Низкотемпературная коррозия наружных поверхностей нагрева

Низкотемпературная коррозия возникает при конденсации на поверхности нагрева водяных паров и образовании жидкой пленки, являющейся электролитом. Конденсация водяных паров возникает при температуре поверхности нагрева ниже точки росы, которая определяется парциальным давлением водяных паров в продуктах сгорания, увеличивающимся с повышением влажности топлива и содержания в нем водорода. Например, точка росы в продуктах сгорания АШ равна 27—28°С, бурых углей 45—55°С, мазута 44—45°С и природного газа 54—55°С. Наличие в продуктах сгорания SО₂ и SО₃ повышает температуру точки росы до 100—110°С.

На рис. 34 показаны зависимости температуры точки росы от наличия SО₃ в Н₂SО₄ в продуктах сгорания.

Для особо сернистых топлив температура точки росы повышается до 150°С. При наличии водяных паров и сернистых соединений в продуктах сгорания образуется парообразная система Н₂ - Н₂SО₄. Температура образования жидкой серной кислоты в продуктах сгорания определяется содержанием серы в топливе и при сжигании топлива с S^п = 0,012 % кг/МДж равна 65°С, а при S^п - 0,1 - % кг/МДж она составит 125—140°С.

Рис. 34. Зависимость температуры точки росы t_р от содержания SО₂ (а) и Н₂SО₄ (б) в продуктах сгорания

Конденсация чистых водяных паров при температуре поверхности ниже точки росы при отсутствии содержания в газах сернистых соединений может вызывать кислородную коррозию в воздухоподогревателе, расположенном в области низких температур, и в результате привести к сквозному разъеданию труб и перетеканию воздуха в газовую среду. Наличие в газах сернистых соединений и конденсация на поверхностях нагрева жидкой пленки, содержащей Н₂SО₄ активизируют коррозию.

Наиболее активно низкотемпературная коррозия проявляется в воздухоподогревателях, в которых имеют место наиболее низкие температуры греющего и нагреваемого теплоносителей. Температура стенки трубы воздухоподогревателя, °С, исходя из баланса теплоты внутренней и внешней ее поверхности, определяется по формуле

где t_г и t_в—температуры продуктов сгорания на выходе из воздухоподогревателя и воздуха на входе в него, °С; α_г и α_в — коэффициенты теплоотдачи со стороны воздуха и газа, Вт/(м²К)

Из этого выражения следует, что t_ст может быть получена выше температуры точки росы за счет увеличения температуры воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, и уменьшения α_в. Уменьшение α_в, которое возможно за счет снижения скорости воздуха, связано с увеличением необходимой площади поверхности нагрева, а при загрязнении внутренней поверхности труб уносом не повышает (и поэтому нецелесообразно). Широко применяемым методом предотвращения коррозии воздухоподогревателя является повышение температуры поступающего в него воздуха обычно путем рециркуляции горячего воздуха в воздухоподогревателе или предварительного подогрева воздуха в паровых подогревателях.

Для исключения низкотемпературной коррозии в первом ходе воздухоподогревателя возможно применение в нем эмалированных трубок или изготовление их из некорродирующих материалов. В котлах, работающих на сернистых мазутах, присадка доломита к мазуту, применяемая для предотвращения высокотемпературной коррозии, также снижает и низкотемпературную коррозию в экономайзерах и воздухоподогревателях.

ЛЕКЦИЯ 15