أسباب وطرق الوقاية من تآكل مولدات البخار عند درجات الحرارة المنخفضة

ما هو التآكل الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة للغلاية؟

يُطلق على التآكل الناتج عن حمض الكبريتيك على سطح التسخين الخلفي للغلاية (الموفر، سخان الهواء المسبق) اسم التآكل منخفض الحرارة، نظرًا لانخفاض درجة حرارة غازات الاحتراق وجدار الأنبوب في قسم سطح التسخين الخلفي. بعد حدوث التآكل منخفض الحرارة في أنبوب الموفر، قد يحدث تسرب خلال فترة قصيرة، مما يُشكل مخاطر على السلامة. كما أن إيقاف تشغيل الفرن لإجراء الإصلاحات سيُسبب خسائر اقتصادية أكبر.

السبب الرئيسي لتآكل الغلايات عند درجات الحرارة المنخفضة

يُحرق الكبريت الموجود في الوقود لتكوين ثاني أكسيد الكبريت (S+O2=SO2). يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت أيضًا تحت تأثير المحفز لتكوين ثالث أكسيد الكبريت (2SO2+O2=2S03). يُنتج كل من SO3 وبخار الماء في غاز المداخن بخار حمض الكبريتيك (SO3+H2O=H2SO4). يزيد وجود بخار حمض الكبريتيك بشكل ملحوظ من نقطة ندى غاز المداخن. نظرًا لانخفاض درجة حرارة الهواء في مُسخّن الهواء المُسبق، فإن درجة حرارة غاز المداخن في قسم المُسخّن ليست مرتفعة، وغالبًا ما تكون درجة حرارة جداره أقل من نقطة ندى غاز المداخن. بهذه الطريقة، يتكثف بخار حمض الكبريتيك على سطح التسخين في مُسخّن الهواء المُسبق، مما يُسبب تآكل حمض الكبريتيك. غالبًا ما يحدث التآكل منخفض الحرارة في سخانات الهواء المسبقة، ولكن عندما يكون محتوى الكبريت في الوقود مرتفعًا، يكون معامل الهواء الزائد كبيرًا، ويكون محتوى SO3 في غاز المداخن مرتفعًا، وترتفع نقطة الندى الحمضية، وتكون درجة حرارة مياه التغذية منخفضة (يتم إلغاء تنشيط التوربين عند درجة حرارة عالية)، فقد يعاني أنبوب الموفر أيضًا من التآكل منخفض الحرارة.

حالة تآكل الغلاية عند درجات الحرارة المنخفضة

تم تشغيل غلاية ذات طبقة مميعة دائرية تابعة لإحدى الشركات بشكل متقطع لمدة تقل عن عام، وتعرضت أنابيب متعددة في أنبوب الموفر السفلي للثقوب والتسريب. وقود الغلاية خليط من الفحم البيتوميني والحمأة، ومادة أنبوب الموفر مصنوعة من الفولاذ 20 (GB/T 3087-2008)، ودرجة حرارة مدخل الموفر عادةً أقل من 100 درجة مئوية.

تم تحليل أسباب ثقب أنبوب الموفر وتسربه من خلال تحليل تركيب المادة، واختبار الخواص الميكانيكية، والتحليل المعدني، وتحليل مورفولوجيا المجهر الإلكتروني الماسح، وتحليل طيف الطاقة، وتحليل طور حيود الأشعة السينية، وغيرها. وخلص التحليل إلى أن أنبوب الموفر يعمل عند درجة حرارة منخفضة، وأن نواتج التآكل تحتوي على كمية كبيرة من عنصري الكبريت والكلوريد. ويعاني الجدار الخارجي لأنبوب الموفر من التآكل عند درجات حرارة منخفضة، ومن التآكل الحمضي أثناء إيقاف التشغيل، مما يؤدي في النهاية إلى توفير الفحم. الأنبوب متآكل ومثقوب ويتسرب.

إجراءات منع التآكل في درجات الحرارة المنخفضة
1. قم بزيادة درجة حرارة جدار أنبوب تسخين الهواء بحيث تكون درجة حرارة الجدار أعلى من نقطة ندى غاز المداخن.
٢. إضافة مواد مضافة إلى غازات الاحتراق لتحييد غاز ثاني أكسيد الكبريت ومنع تكوّن بخار حمض الكبريتيك. ٣. استخدام مواد مقاومة للتآكل في درجات الحرارة المنخفضة لتصنيع سخانات الهواء وموفرات الطاقة.
4. استخدام احتراق منخفض الأكسجين لتقليل الأكسجين الزائد في غازات المداخن ومنع وتقليل تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت.
5. من خلال الكشف عن درجة حرارة نقطة الندى الحمضية، يمكن معرفة نقطة الندى الحمضية في ظل ظروف عمل معينة بدقة، وبالتالي ضبط درجة حرارة غاز العادم لتحقيق أفضل الظروف لتوفير الطاقة وإطالة عمر الغلاية.