蒸気発生器の低温腐食の原因と予防策

ボイラー低温腐食とは何ですか?

ボイラー後部伝熱面（エコノマイザー、空気予熱器）で発生する硫酸腐食は、後部伝熱面部の排ガス温度や管壁温度が低いため低温腐食と呼ばれます。エコノマイザチューブに低温腐食が発生すると、短期間で漏れが発生する可能性があり、安全上のリスクが生じます。修理のために炉を停止すると、さらに大きな経済的損失が発生します。

ボイラーの低温腐食の主な原因

燃料中の硫黄は燃焼して二酸化硫黄 (S+O2=SO2) を形成します。二酸化硫黄は触媒の作用下でさらに酸化されて三酸化硫黄（2SO2+O2=2SO3）を形成します。排ガス中の SO3 と水蒸気により硫酸蒸気 (SO3 + H2O = H2SO4) が生成されます。硫酸蒸気が存在すると、排ガスの露点が大幅に上昇します。空気予熱器内の空気温度が低いため、予熱器セクションの排ガス温度は高くなく、壁温度は排ガス露点よりも低いことがよくあります。このようにして、硫酸蒸気が空気予熱器の加熱面で凝縮し、硫酸腐食を引き起こします。空気予熱器では低温腐食が多く発生しますが、燃料中の硫黄分が多く、空気過剰係数が大きく、排ガス中のSO3含有量が多く、酸露点が上昇し、給水温度が上昇する場合に発生します。温度が低い場合（高温ではタービンが停止する）、エコノマイザチューブも低温腐食を受ける可能性があります。

ボイラー低温腐食事例

ある企業の循環流動層ボイラーが1年未満の間断続的に稼働し、下部エコノマイザーパイプの複数のパイプに穴が開いたり、漏れが発生したりした。ボイラー燃料は瀝青炭とスラッジの混合物で、エコノマイザーチューブの材質は 20 鋼 (GB/T 3087-2008)、エコノマイザー入口温度は通常 100°C 未満です。

エコノマイザチューブの穴あきと漏れの原因を、材料組成分析、機械的特性試験、金属組織学的分析、走査型電子顕微鏡による形態およびエネルギースペクトル分析、X線回折相分析などによって分析しました。低温で作動し、腐食生成物には多量の S および Cl 元素が含まれます。エコノマイザチューブの外壁は、低温運転時には低温腐食が発生し、停止時には酸腐食が発生し、最終的には石炭の節約につながります。パイプが腐食し、穴が開いて漏れています。

低温腐食防止対策
1. 空気予熱器チューブの壁温度を上げて、壁温度が排ガス露点より高くなるようにします。
2. SO3 を中和し、硫酸蒸気の発生を防ぐために、排ガスに添加剤を加えます。3. 空気予熱器およびエコノマイザーには低温耐食性材料を使用してください。
4. 低酸素燃焼を使用して煙道ガス中の過剰酸素を減らし、SO2 から SO3 への変換を防止および低減します。
5. 酸露点温度を検出することにより、特定の使用条件下での酸露点を正確に知ることができ、それによって排ガス温度を調整して最適な条件を達成し、省エネとボイラーの寿命を延ばすことができます。