本發明專利技術記載一種腐蝕控制方法。該方法特別適用于控制廢物能量轉化鍋爐中的氯化物腐蝕。高溫表面的腐蝕可通過監控器進行評價，而且通過靶向爐內注入受控地引入處理化學品可降低腐蝕同時使燃燒效率最大化。本發明專利技術還記載一種腐蝕監控器。在選取腐蝕控制化學品和爐內靶向注入的位置前后，借助于本發明專利技術的方法和設備監控注入方案、化學品選擇和引入參數，以調整一個或多個控制參數，進而控制腐蝕。優選的方法將采用包含ＳＯ↓［２］或ＳＯ↓［３］試劑如硫酸、硫酸鹽或亞硫酸氫鹽的處理化學品。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請和優先權要求本申請涉及并要求于2005年5月17提交的在先美國臨時專利申請No. 60/681786的優先權，該申請的公開內容全部引入本文作為參考。本專利技術涉及腐蝕控制方法，該方法特別適用于控制鍋爐中的氯化物腐 蝕，尤其是廢棄物對能量鍋爐的腐蝕。近幾年來，文獻大量地報道，廢熱(WTE)鍋爐中氯化物引起的高溫表面 腐蝕是工業中最浪費的問題之一。該問題可導致某些設備中頻繁到年年更換 過熱器懸架(pendant),或者昂貴地使用高合金材料以防護金屬表面或用作替 代性管材料(tube material)。替代性合金的成本效率在很多情況下尚未得到證實，產業上期待可供選 擇的解決方案。對于所有類型鍋爐，特別是接近WTE過熱器懸架的高溫煙 氣中的腐蝕問題，需要化學解決方案。該問題不限于WTE鍋爐。在美國專利6478948中，Breen等人指出， 直到最近鍋爐爐管緩慢地腐蝕并具有20 30年的使用壽命，但是引入低N(X 燃燒器卻增加鍋爐爐管的腐蝕速度，反而可以降低其平均壽命1~2年。Breen 等人指出，爐壁管的腐蝕包括幾種機理。他們講，第一種機理是，保護性氧 化物膜的去除允許發生進一步的氧化。他們講，第二種機理是，如果不存在 氧化物，則鐵表面被可能存在的凝聚相氯化物侵襲并凹陷。他們還指出第三 種機理，該機理在濕爐渣偶然遇到膜表面時發生。碰巧發生這種情況時，鐵 從爐管進入包含低熔點鈣-鐵-硅酸鹽低共熔體的爐渣溶液，所述低共熔體在 爐中的還原條件下形成于液體爐渣中。他們聲稱，呈S、 H2S、 FeS或FeS2 形式的還原硫可與管皮中的氧反應，使管金屬喪失其保護層。盡管鍋爐腐蝕的問題有充分的文件證明，并且對其原因的理解日益加 深，但是現有的解決方案并不象所需要的那樣便利或經濟。在NAWTEC上 發表的2004年的論文中，緬因州回收公司(Maine Recovery Company)的Ken
技術介紹
Robbins詳細描述了釆用防護層、交替冶金術和各種煙灰吹除策略，以減輕 發現于WTE設備中的腐蝕的嘗試。該論文還討論了具有專利權的化學爐渣 控制程序，該程序有助于爐渣控制和清潔停機時間(cleaning outage)的最小 化，但是對于具體的局部腐蝕問題沒有明顯的效果。就孤立的腐蝕，特別是 過熱器懸架表面上的腐蝕而言，其可以經受范圍為每月0.020 0.050英寸的 腐蝕速度，爐管故障會在短至七個月內發生，導致需要每年更換整個懸架。 因故障而淘汰的爐管的照片示于圖1中。從圖2可以觀察到的是，腐蝕在煙 氣流的切向側強烈，并出現在爐管的對側(opposing side)。標題為"關于廢棄物焚燒爐中的腐蝕以及溴的潛在作用的評述(Review on Corrosion in Waste Incinerators and Possible Effect of Bromine)" 6々TNO (Nedei.landse Organisatie Toegepast-Voor Naturwetenschappelijk)才艮告為WTE. 設備經受的嚴重腐蝕提出了機械論的解釋。參見Ir. P. Rademakei's (TNO IND): Ing. W. Hesseling (TNO隱MEP), Ir. J.窗de Wetering (Akzo Nobel AMC) (July 2002)。除了對該腐蝕機理涉及的主要化學組分進行全分析之外，其還提供 一系列的方程式，這些方程式可以解釋為什么在廢棄物焚燒爐的溫度和冶金 學條件下發生氯化物腐蝕。眾所周知的是，高CO含量和還原氣氛導致的腐蝕發生在爐內爐條(grate in-furnace)上方的第一通道(first pass)。在第一通道中的水冷壁上經常使用耐 火襯里。強烈的溫度梯度和凝聚物也對這些區域的還原條件有貢獻。已經在接近金屬表面的沉積物中發現堿金屬氯化物，而且廢棄物中高含 量的氯化物強烈地與所迷問題相關聯。Rademakers等人的解釋是，廢棄物焚燒爐中的高溫腐蝕是呈HCl、 Cl2 形式的氯或者與Na、 K、 Zn、 Pb、 Sn及其它元素化合的氯引起的。伴有和 不伴有還原氣氛的氣態HCl以及沉積物中熔融的氯化物二者被視為主要因 素。與Breen等人一樣，他們指出硫化合物在某些環境下可以是腐蝕性化合 物并且可以影響氯的腐蝕。Rademakers等人確定幾個高溫腐蝕最重要的因素金屬溫度及氣體與 金屬間的溫差，煙氣組成，沉積物形成和還原條件，以及SCVHC1的比例。 他們指出，可以區分下列機理 含HC1/Cl2或S02/S03的氣體在氧化或氧化/還原條件下的腐蝕，及 金屬氯化物或疏酸鹽的固體或熔融沉積物導致的腐蝕。Rademakers等人說明了這些機理并引用圖3中的示意圖，圖3由Krause 于1986和1993年繪制并闡述于下面的個步驟中。含氯氣體在約450°C以上的金屬溫度下導致的腐蝕稱之為"活性氧化"。 堿金屬氯化物，如NaCl、 CaCl2和KCl，可以是已經存在的，也可以是通過 燃燒以及堿金屬氧化物的后續反應形成的Na20 + 2HC1= 2NaCl + H20 在理想條件下(良好的混合、充分的駐留時間)，堿金屬氯化物可以按照 下列反應形成硫酸鹽，倘若存在足夠的S02和02:2NaCl +S02 +船2 + H20 = Na2S04 + 2HC1 這將導致硫酸鹽和揮發性HCi的形成。在多數廢棄物焚燒爐的較低的 管壁溫度下，硫酸鹽不是特別有害的，而且所形成的HC1傳輸至煙氣凈化系 統。然而，如果該煙氣在反應完成之前到達冷卻器管壁，則堿金屬往往會凝 聚在冷卻器金屬上。此時，在釋放HC1的情況下會在所述金屬上發生進一步 的硫酸鹽形成，而且這會產生高的氯分壓和增強的腐蝕。 在無S02和500°C下，NaCl可與鐵氧化物形成Cl2:2NaCl + Fe203 + '/2 02 = Na2Fe204 + Cl2 6NaCl + 2Fe304 + 2 02 = 3Na2Fe204 + 3CI2 計算HC1的離解常數作為溫度的函數，該計算表明，氯在最高600°C 的氣體溫度的氧化條件下以Cl2的形式存在，而在600。C以上和水蒸氣存在 的情況下，HC1的形成按下列反應增強H20 + Cl2 = 2HC1 + '/202 Rademakers等人宣稱，在約500。C, Cl2可滲入氧化物層的孔隙和裂紋 中。當金屬氧化物皮邊界附近存在低的氧分壓時，金屬氧化物是更穩定的相。 反應3和4可以產生足夠高的Cl2分壓，使之直接與鋼鐵反應形成FeCl2:Fe + dFeCb(固) 金屬氯化物的蒸氣壓主要取決于溫度和氣體的HC1含量。另外，氧化 物(及合金)的類型可以顯著地影響蒸氣壓。FeCl2的蒸氣壓在低溫下已經較 高。結果，FeCl2的形成可以降低氧化物皮的附著或者可以導致氧化物層的 剝落。Rademakers等人的解釋是，鐵氯化物形成并因其揮發性而從腐蝕產物 中遷出。當氧化物-氣體界面附近的氧分壓較高時，這些氯化物轉化成氧化物并釋放氯。這些新的氧化物不形成完美的層并且不提供保護作用。部分釋 放的氯經過所述氧化物/沉積物回遷，與氧化物-金屬界面的金屬反應，并再 次形成金屬氯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種控制鍋爐中的腐蝕的方法，該方法包括：監測具有腐蝕性氣氛的鍋爐中的腐蝕；及在響應所監測的腐蝕而選取的位置引入包含ＳＯ↓［２］或ＳＯ↓［３］或者其前體的處理化學品，進而調整或防止金屬表面的高溫腐蝕問題。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：J戴維馬丁，克里斯托弗R斯邁爾尼奧蒂斯，肯特W舒爾茨，威廉H孫，斯科特K波倫，
申請(專利權)人：環技公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。