亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        燃煤鍋爐水冷壁管的沉積物氧化腐蝕特征與力學(xué)特性分析

        2024-04-28 04:41:06劉繁旭施龍平楊金澤
        工業(yè)加熱 2024年4期
        關(guān)鍵詞:水冷壁內(nèi)壁燃煤

        劉繁旭,施龍平,楊金澤

        (國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電有限公司花園電廠,新疆 哈密 839000)

        燃煤鍋爐是火力發(fā)電廠的基礎(chǔ)設(shè)備,燃煤鍋爐運(yùn)行情況直接影響火力發(fā)電廠的發(fā)電能力[1]。因水質(zhì)的影響導(dǎo)致燃煤鍋爐水冷壁管會(huì)形成沉積物[2],在燃煤鍋爐高溫運(yùn)行情況下,沉積物會(huì)與冷壁內(nèi)氣體發(fā)生氧化反應(yīng)腐蝕冷壁,長(zhǎng)時(shí)間腐蝕會(huì)使燃煤鍋爐水冷壁管變薄,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生燃煤鍋爐水管爆裂的故障,威脅電廠員工的人身安全[3]。水冷壁管是燃煤鍋爐受熱時(shí)間最久的零件,水冷壁管材質(zhì)為低合金鋼材質(zhì),當(dāng)水中有雜質(zhì)時(shí),導(dǎo)致水冷壁管上掛著大量結(jié)垢物質(zhì)。鍋爐在溫度為350 ℃以上時(shí),鍋爐在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量腐蝕氣體,產(chǎn)生氧化腐蝕物質(zhì),這些腐蝕物質(zhì)直接腐蝕水冷壁管,該種現(xiàn)象為高溫氧化腐蝕[4]。水冷壁管溫度、燃燒工況、燃燒器結(jié)構(gòu)等原因會(huì)導(dǎo)致水冷壁管產(chǎn)生高溫氧化腐蝕現(xiàn)象[5-6]。

        目前,相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始對(duì)燃煤鍋爐水冷壁管腐蝕特征分析的課題展開(kāi)研究,閆廷慶[7]等人分析空氣動(dòng)力對(duì)水冷壁管高溫腐蝕影響,通過(guò)空氣動(dòng)力試驗(yàn)得出燃燒器結(jié)構(gòu)是影響水冷壁管高溫腐蝕的主要原因,并給出相關(guān)調(diào)整措施。汪亞軍等人分析涂鎳基涂層對(duì)燃煤鍋爐水冷壁管腐蝕特征分析[8],在制備涂鎳基涂層樣本后,在不同溫度情況下,通過(guò)數(shù)據(jù)分析法分析不同煙氣條件下,樣本的腐蝕增重結(jié)果,并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選取最優(yōu)W涂層材料,通過(guò)該種材料可增加冷壁抗H2S腐蝕能力。但這兩種方法均未涉及沉積物對(duì)燃煤鍋爐水冷壁管氧化腐蝕的影響,試驗(yàn)結(jié)果缺乏科學(xué)性[9-12]。

        因此,分析燃煤鍋爐水冷壁管沉積物氧化腐蝕特征,依據(jù)分析結(jié)果,采取相應(yīng)整治方案,提高燃煤鍋爐水冷壁管抗氧化能力。

        1 材料與方法

        1.1 試樣準(zhǔn)備

        選取某電廠3號(hào)燃煤鍋爐的水冷壁樣管作為試驗(yàn)對(duì)象,該燃煤鍋爐型號(hào)為ZG系列ZG-50/3.82-M型號(hào),共有水冷壁管300根,左右各150根水冷壁管,將燃燒器設(shè)置在4角。3號(hào)燃煤鍋爐在2021年6月開(kāi)始運(yùn)行使用,總計(jì)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)高達(dá)5.9×105 h,水冷壁管溫度在294~342 ℃,過(guò)熱器出口蒸汽溫度和壓力分別為550 ℃、3.8 MPa。在右側(cè)水冷壁管中依據(jù)從東至西順序選取第50根水冷壁管作為試樣,該水冷壁管規(guī)格為70 mm×6.8 mm,管長(zhǎng)為25 m。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后,該燃煤鍋爐水冷壁管出現(xiàn)了大量的沉積物,這些沉積物會(huì)對(duì)水冷壁管產(chǎn)生氧化腐蝕,因此選擇的水冷壁管可以滿足此次試驗(yàn)研究的要求。

        分析試樣的高溫氧化腐蝕機(jī)理如下:

        (1)當(dāng)煤粉燃燒產(chǎn)生二氧化鐵,在高溫條件下,二氧化鐵吸附煙氣中流進(jìn)試樣的內(nèi)壁里,經(jīng)受熱分解成硫原子,其化學(xué)式為

        FeS2→S+FeS

        試樣內(nèi)壁會(huì)有一定量的二氧化硫、硫化氫,經(jīng)受熱合成硫原子,其轉(zhuǎn)化化學(xué)式如下:

        2H2S+SO2→2H2O+3S

        (2)在缺氧環(huán)境下,硫原子在試樣內(nèi)壁溫度升至350 ℃以上時(shí),試樣內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生硫化反應(yīng),得出硫化亞鐵,生成硫化亞鐵化學(xué)表達(dá)式如下:

        Fe+S→FeS

        (3)同時(shí)氧化亞鐵和硫化氫產(chǎn)生反應(yīng),其反應(yīng)化學(xué)表達(dá)式為

        H2S+FeO→H2O+FeS

        (4)硫化亞鐵經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)生成四氧化三鐵,其具有氧化反應(yīng)公式為

        3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

        當(dāng)在試樣壁上發(fā)生上述氧化腐蝕后,會(huì)在試樣外壁生成腐蝕層,當(dāng)腐蝕物脫落后,氧、硫會(huì)向試樣壁內(nèi)壁轉(zhuǎn)移,會(huì)和Fe發(fā)生反應(yīng)得出氧化物與硫化物,導(dǎo)致沉積物發(fā)生小部分脫落,使試樣壁發(fā)生腐蝕情況。

        水冷壁管試樣化學(xué)成分如表1所示。

        表1 試樣化學(xué)成分 %

        1.2 試驗(yàn)儀器

        試驗(yàn)中使用的主要使用儀器如表2所示。

        表2 試驗(yàn)主要儀器

        1.3 試驗(yàn)方法

        (1)采用熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析試樣顯微組織[13-14];通過(guò)金相顯微鏡分析試樣內(nèi)壁腐蝕的組織形貌。

        (2)采用增重法,通過(guò)電子天平對(duì)氧化腐蝕前后試樣稱(chēng)重[15-16],單位面積腐蝕增重量b計(jì)算公式如下:

        (1)

        式中:b為單位面積腐蝕增重量,mg/cm2;w1、w2分別為試驗(yàn)前后試樣質(zhì)量,g;D為表面積,cm2。

        (3)腐蝕速率曲線可描述單位面積腐蝕重量與腐蝕時(shí)間之間的關(guān)系,其表達(dá)式如下:

        (2)

        式中:t為腐蝕時(shí)間,s。

        (4)采用BJDL-S100N型號(hào)拉力試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。

        2 試驗(yàn)分析與結(jié)果

        2.1 沉積物分析

        通過(guò)EDS能譜分析試樣在向火測(cè)沉積物微觀形貌,分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

        圖1 沉積物微觀形貌

        分析圖1(a)可知,沉積物比較疏松,并呈不同明暗度的分層結(jié)構(gòu),晶粒比較細(xì),由圖1(b)可知,沉積物內(nèi)部發(fā)生少量的裂紋,呈不同明暗度的分層結(jié)構(gòu)。

        沉積物EDS分析結(jié)果如表3所示。

        表3 沉積物EDS分析結(jié)果 %

        分析表3可知,沉積物由硅、碳、氧、硫、鋁、硫組成。其中外表面中還包括鋅,主要原因是因試樣外表面長(zhǎng)期受灰渣的影響,發(fā)生氧化反應(yīng)而生成鋅;試樣外表面的碳、氧含量較高,硫含量比較低,外A(離試樣內(nèi)壁最遠(yuǎn))的硫含量低至4.393%;試樣內(nèi)表面內(nèi)A(貼近試樣內(nèi)壁)硫含量最高,硫含量高達(dá)17.9%,碳、氧含量相比較外A有所下降。

        通過(guò)XRD(X射線衍射儀)分析得出沉積物的重要成分包括:Fe3O4、Fe2O3、FeS。這些硫化物會(huì)和試樣產(chǎn)生高溫氧化腐蝕反應(yīng),分析沉積物氧化腐蝕特征。

        2.2 氧化腐蝕損傷特征分析

        考慮鍋爐爐水水質(zhì)直接影響試驗(yàn)的性能,采用質(zhì)量流量計(jì)分析鍋爐爐水質(zhì)量,利用pH檢測(cè)儀測(cè)試爐水pH值,其結(jié)果見(jiàn)表4。

        表4 鍋爐爐水質(zhì)量

        分析表4可知,水中磷酸根離子質(zhì)量濃度為3.36~5.86 mg/L,水中磷酸根離子質(zhì)量濃度平均值為4.462 mg/L,不符合水中磷酸根離子質(zhì)量濃度低于3.02 mg/L國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);依據(jù)GB/T12145—2008國(guó)家相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),爐水pH值為9.482~9.392,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。綜合分析鍋爐水質(zhì)中雖然pH值正常,但磷酸根離子質(zhì)量濃度嚴(yán)重超標(biāo),導(dǎo)致鍋爐爐水水質(zhì)差可能會(huì)使冷壁產(chǎn)生沉積物。

        通過(guò)金相顯微鏡分析試樣內(nèi)壁腐蝕的組織形貌,其金相組織,見(jiàn)圖2。

        圖2 腐蝕內(nèi)壁金相組織

        分析圖2(a)可知,在向火側(cè)因沉積物氧化腐蝕導(dǎo)致試樣內(nèi)壁呈帶狀分布,有少量晶微裂紋,組織中包括Fe和珠光體;分析圖2(b)可知在背火側(cè)因沉積物氧化腐蝕導(dǎo)致試樣內(nèi)壁呈帶狀分布,沒(méi)有裂紋,沒(méi)有出現(xiàn)脫碳情況,組織中包括Fe和珠光體。

        采用SU-700型號(hào)的熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析試樣在沉積物下向火側(cè)的顯微組織,其SEM結(jié)果見(jiàn)圖3。

        圖3 向火側(cè)內(nèi)壁組織

        分析圖3(a)可知,試樣向火側(cè)內(nèi)壁出現(xiàn)晶裂紋,由圖3(b)可知,試樣被沉積物氧化腐蝕后損傷裂紋分布情況和珠光體分布情況幾乎一樣,同時(shí)裂紋都集中在珠光體邊緣,圖3(b)中白色亮光位置為裂紋邊界。經(jīng)分析可知,因珠光體中滲入大量碳體導(dǎo)致氧化反應(yīng),從而使試樣內(nèi)壁出現(xiàn)微裂紋的現(xiàn)象。

        2.3 腐蝕溫度對(duì)氧化腐蝕特性的影響

        在相同腐蝕時(shí)間的條件下,腐蝕溫度分別為350、450、550 ℃時(shí),測(cè)試試樣的單位面積腐蝕增重量,得出試樣的腐蝕增重曲線,見(jiàn)圖4。

        圖4 試樣的腐蝕增重曲線

        由圖4表明,當(dāng)腐蝕溫度由350 ℃升高至550 ℃,腐蝕增重量也隨之增加。當(dāng)腐蝕溫度為350、450、550 ℃時(shí),試樣最大單位面積腐蝕增重量分別為1.8、4.2、12.0 mg/cm2。因此腐蝕溫度越高,測(cè)樣的腐蝕情況越嚴(yán)重,導(dǎo)致的腐蝕增重越大。

        在不同腐蝕時(shí)間的條件下,設(shè)置腐蝕時(shí)間分別為60、90、120 h時(shí),同時(shí)腐蝕溫度為250~550 ℃時(shí),測(cè)試試樣的腐蝕速率,得出腐蝕速率曲線,見(jiàn)圖5。

        圖5 腐蝕速率曲線

        分析圖5可知,溫度的增加會(huì)提升腐蝕速率,分析原因可知,氧化腐蝕反應(yīng)受腐蝕時(shí)間影響較大,在腐蝕時(shí)間增加的過(guò)程中,試驗(yàn)沉積物氧化腐蝕已經(jīng)達(dá)到反應(yīng)完全,沉積物逐漸增多,降低腐蝕氣體對(duì)試樣的影響,導(dǎo)致腐蝕速率隨腐蝕時(shí)間增加越來(lái)越低。同時(shí)隨著溫度增加會(huì)提升試樣氧化腐蝕速率,其中腐蝕時(shí)間為60 h,腐蝕溫度為550 ℃,試樣的氧化腐蝕速率為0.25 mg/(cm2·h)。

        2.4 力學(xué)特性分析

        在室溫環(huán)境中,采用CZ-6014型號(hào)拉力試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。在試樣的向火側(cè)與背火側(cè)各采取一個(gè)試樣實(shí)施力學(xué)性能試驗(yàn),得出試驗(yàn)結(jié)果,見(jiàn)表5。

        表5 試樣的力學(xué)性能

        分析表5可知,試樣向火側(cè)和背火側(cè)的力學(xué)性能指標(biāo)均符合GB5310—2008標(biāo)準(zhǔn),其中背火側(cè)的力學(xué)性能顯著優(yōu)于向火側(cè)的力學(xué)性能,其中背火側(cè)的延伸率為32.9%,比向火側(cè)的延伸率高出6.6%;背火側(cè)的拉伸強(qiáng)度為469.8 MPa,比向火側(cè)的拉伸強(qiáng)度高出13.4 MPa;背火側(cè)的硬度為150 HB,比向火側(cè)的硬度高出8 HB。經(jīng)深入分析表明,背火側(cè)材質(zhì)較好。

        3 結(jié) 論

        鍋爐爐水水質(zhì)中,雖然pH值為正常,但是因磷酸根離子質(zhì)量濃度嚴(yán)重超標(biāo),導(dǎo)致冷壁產(chǎn)生沉積物。這些沉積物會(huì)和管內(nèi)氣體發(fā)生氧化反應(yīng)腐蝕燃煤鍋爐水冷壁管,長(zhǎng)時(shí)間不治理會(huì)導(dǎo)致水冷壁管爆裂,直接影響發(fā)電廠的正常運(yùn)行。本文分析燃煤鍋爐水冷壁管的沉積物氧化腐蝕特征與力學(xué)特性,通過(guò)相關(guān)儀器觀察水冷壁管金相組織和顯微組織,得到了以下結(jié)論:

        (1)沉積物比較疏松,并呈不同明暗度的分層結(jié)構(gòu),晶粒比較細(xì),且內(nèi)部有少量的裂紋。

        (2)隨著溫度增加會(huì)提升試樣氧化腐蝕速率,當(dāng)腐蝕時(shí)間為60 h,腐蝕溫度為550 ℃,試樣的氧化腐蝕速率為0.25 mg/(cm2·h)。

        (3)背火側(cè)的力學(xué)性能顯著優(yōu)于向火側(cè)的力學(xué)性能。

        將本文分析結(jié)果應(yīng)用在鍋爐運(yùn)行中,提出水質(zhì)改造方案從根源上減少形成水冷壁管沉積物的條件,通過(guò)定期酸洗去除水冷壁管沉積物,降低水冷壁管沉積物的氧化腐蝕速率。

        猜你喜歡
        水冷壁內(nèi)壁燃煤
        超超臨界循環(huán)流化床鍋爐膜式水冷壁管 溫度與應(yīng)力分析
        1000MW超超臨界鍋爐水冷壁開(kāi)裂原因分析
        垣曲北白鵝墓地出土的青銅匽姬甗(M3:10)
        文物季刊(2021年1期)2021-03-23 08:12:58
        水冷壁高溫腐蝕研究進(jìn)展
        膀胱內(nèi)壁子宮內(nèi)膜異位1例
        某廠鍋爐水冷壁管兩次典型爆管失效案例分析及預(yù)防
        集流管內(nèi)壁沖壓模具設(shè)計(jì)
        歐盟新規(guī)或?qū)?dǎo)致三分之一的燃煤電廠關(guān)閉
        燃煤機(jī)組“超低排放”改造中CEMS的選型與應(yīng)用
        核電反應(yīng)堆壓力容器頂蓋J型接頭內(nèi)壁殘余應(yīng)力
        焊接(2016年1期)2016-02-27 12:54:45
        亚洲人成网站免费播放| 亚洲国产精品亚洲一区二区三区| 国产成人av乱码在线观看| 国产欧美日韩一区二区三区在线| 爱情岛论坛亚洲永久入口口| 国产又黄又大又粗的视频| 久久国产乱子伦精品免费强| 男人天堂av在线成人av| 国产精品天堂在线观看| 中文字幕女同人妖熟女| 美女露出自己的性感大胸一尤内衣| 欧美午夜刺激影院| 成人精品综合免费视频| 在线天堂中文一区二区三区| 中文字幕视频一区懂色| 国产亚洲精品av一区| 老太婆性杂交视频| 亚洲va中文字幕无码毛片| 亚洲视频在线看| ZZIJZZIJ亚洲日本少妇| 国内国外日产一区二区| 久久久久亚洲精品无码系列| 久久久久久久人妻无码中文字幕爆| 日本a在线免费观看| 青青草在线免费观看在线| 三年片在线观看免费观看大全中国| 精品人人妻人人澡人人爽牛牛| 亚洲中文字幕精品久久久久久直播| 日本熟妇中出高潮视频| 老太婆性杂交视频| 国产精品国产成人国产三级| 丰满熟妇人妻无码区| 日韩视频午夜在线观看| 日韩一区av二区三区| 少妇久久久久久被弄到高潮 | av影院在线免费观看不卡| 亚洲第一无码xxxxxx| 丝袜AV在线一区二区三区| 国内自拍视频在线观看| 亚洲最近中文字幕在线| 国产精品_国产精品_k频道w |