碱金属腐蚀分析.doc

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1、碱金属腐蚀分析元素迁移在煤气化条件下,Na主要以NaAlSiO4,NaCl及NaAlSi3O8等形式存在。在800℃时,Na主要以NaAlSiO4形式存在,含量达到97.37%,并伴随有少量气态NaCl(g);随煤气化温度的升高,气相NaCl(g)含量不断升高,固相NaAlSiO4(s)逐渐降低;950℃气化时,有少量NaAlSi3O8(s)生成;1000℃煤气化条件下生成结渣相Na2O(slag)。气化试验工况均低于1000℃,试验结果中未发现熔融态结渣相,计算结果与试验结果基本一致。当煤气化温度超过1050℃时,煤中Na不再以固相形式存在，

2、气相NaCl(g)略有降低并趋于稳定熔融。结渣相Na2O(slag)不断增加,Na2O(slag)为Na的主要存在形式。有研究表明K的析出特性与Na相似，只是K的析出强度比Na大一个数量级。氯化钠是煤中钠的主要形式，在燃烧与气化过程中会挥发出来，而钾与钠不同，主要存在于不挥发的铝硅酸盐中，然而钾也能从铝硅酸盐中释放出来，并通过和氯化钠蒸汽发生交换反应后以氯化钾的形式出现。有研究表明，随煤种氯含量增加，钾释放量增加。在煤中，碱金属钾钠两种存在状态都有，有机物是以阳离子形式与羟基结合形态存在；无机物或以水溶性盐的形式存在，或可能与硅酸盐结合在一起存

3、在。低阶煤中，钠主要以有机化合物形式存在，高阶煤中，钠则以水溶性的有机化合物形式存在。此外它还可能以与硅铝酸盐结合形成如Na2·Al2O3·(SiO2)6的形式存在。而钾主要是以K2O·(Al2O3)3·(SiO2)6·H2O和K2O·Al2O3·(SiO2)6的硅铝酸盐形式存在。因此在热转化过程中，煤中的钾很难释放到气相中。原煤中钠的含量要高于钾，并且原煤中钠的存在形态的反应性高于钾存在形态的反应性。挥发性K是不断迁移的,部分K以气态形式释放,如KCl(g)、K2S04(g)、KOH(g)、K(g);其他以硅酸钾、硅铝酸钾和硫酸钾的形式存在于

4、灰分中。冷凝过程中,气态钾冷凝在飞灰颗粒上或者经过硫酸化、炭化形成气溶胶或小的飞灰颗粒,最终造成颗粒聚团、结渣。温度高于500c时,无机钾因蒸汽压升高而挥发出来。Na的析出特性与K相似,只是Na的析出强度比K小一个数量级。C1主要以离子的形式存在。在600°C以上,C1以碱金属氯化物形式挥发进入气相,这是C1进入气相的主要形式。它可促进碱金属的气化,形成的气态碱金属氯化物是稳定的挥发物,从而对碱金属起到运输的作用,对积灰结澄的作用相当重要。腐蚀类型及反应机理(1)碱金属氯化物腐烛完全燃烧过程中,由于炉内的高温以及K、Na等碱金属的高挥发性,碱金

5、属氯化物会以气相形态进入烟气中,当烟气遇到低温管壁时会凝结下来形成积灰。气化过程中的氯化物腐蚀,而气化条件下含有大量H2和CO,生成的FeO氧化膜多孔、松脆且极易脱落,对受热面的腐蚀严重。(2)HCl和Cl2腐蚀HCl的来源（准东）HCl随温度变化对金属管壁的腐蚀强度是呈波浪状的。露点以下腐烛严重;露点以上260c以下,腐烛强度减弱;260以上,因高温剧烈反应而腐烛加剧。刘纪福[39]等研究了Cl2干、湿两种状态下金属的年腐烛量的情况,实验结果表明壁温相同状态下,水分的存在,促进了cl腐烛。(3)硫及其化合物腐烛1.还原气氛下,烟气中容易形成H

6、2S而非S02,H2S在C、CO存在的条件下易与金属氧化层和金属基体反应,生成FeS,破坏致密氧化层的保护作用,使腐蚀性气体自由出入,加速腐烛。2.硫元素还会以硫化钠、硫化钾、硫化亚铁的形式存在于积灰中,对氧化层造成腐烛。3.硫酸盐的腐蚀鲁奇炉认为硫酸盐可能是导致夹套内壁腐蚀减薄的主要原因之一。在还原性气氛下，并同时存在CO2时，会使碱金属硫酸盐分解生成含硫化合物，这些含硫化合物在碱金属硫酸盐、铁和铁的化合物共同作用下会生成复杂的低熔点化合物，如可能生成复杂的复合式硫酸盐和焦硫酸盐。富含碱金属硫酸盐且在SO3分压相对较高的情况下，在金属表面易形

7、成熔盐层，使正常的保护性氧化物发生酸助熔。也有学者提出先是通过反应生成焦硫酸钠和焦硫酸钾，而焦硫酸钠和焦硫酸钾非常容易侵蚀金属表面的氧化物保护膜，具体见反应：上述反应发生的温度在399~482C之间，SO3的来源主要两个：一是硫铁矿硫被氧化生成SO2，SO2被灰中的一些成分催化氧化成SO3；另一个来源是灰成分中硫酸钙，硫酸镁等受热易分解产生SO3。四、煤质比较五、材料分析秸秆燃料锅炉受热面工作温度低于500℃时，选用价格最低的20G管材；锅炉受热面工作温度低于550℃，选用价格稍高一点的12Cr1MoVG管材；工作温度低于600℃时，选用价格更

8、高的10Cr9Mo1VNb管材；当锅炉受热面工作温度高于600℃时，只能选用价格更高的1Cr19Ni11Nb管材。五、结论分析KNA的不同K对积灰结