보일러 저온 부식이란 무엇인가요?
보일러(이코노마이저, 공기 예열기)의 후면 가열면에서 발생하는 황산 부식은 후면 가열면의 연도 가스 및 튜브 벽 온도가 낮기 때문에 저온 부식이라고 합니다. 이코노마이저 튜브에서 저온 부식이 발생하면 단기간에 누출이 발생하여 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 수리를 위해 보일러 가동을 중단하는 것은 더 큰 경제적 손실을 초래할 수 있습니다.
보일러 저온부식의 주요 원인
연료에 함유된 황은 연소되어 이산화황(S+O2=SO2)을 형성합니다. 이산화황은 촉매 작용으로 더욱 산화되어 삼산화황(2SO2+O2=2S03)을 형성합니다. SO3와 연도 가스의 수증기는 황산 증기(SO3+H2O=H2SO4)를 생성합니다. 황산 증기의 존재는 연도 가스의 이슬점을 상당히 높입니다. 공기 예열기 내부의 공기 온도가 낮기 때문에 예열기 구역의 연도 가스 온도는 높지 않고, 벽면 온도는 연도 가스 이슬점보다 낮은 경우가 많습니다. 이러한 방식으로 황산 증기는 공기 예열기 가열 표면에 응축되어 황산 부식을 유발합니다. 공기 예열기에서는 저온 부식이 자주 발생하지만, 연료의 유황 함량이 높고, 과잉 공기 계수가 크고, 배기 가스의 SO3 함량이 높고, 산성 이슬점이 상승하고, 급수 온도가 낮을 때(터빈이 고온에서 비활성화됨)에는 에코노마이저 튜브에도 저온 부식이 발생할 수 있습니다.
보일러 저온 부식 사례
한 회사의 순환 유동층 보일러가 1년도 채 되지 않아 간헐적으로 가동되었고, 이코노마이저 하부 배관의 여러 배관에 천공과 누수가 발생했습니다. 보일러 연료는 역청탄과 슬러지의 혼합물이고, 이코노마이저 튜브 재질은 20강(GB/T 3087-2008)이며, 이코노마이저 입구 온도는 일반적으로 100°C 미만입니다.
재료 성분 분석, 기계적 성질 시험, 금속 조직 분석, 주사전자현미경 형태 및 에너지 스펙트럼 분석, X선 회절상 분석 등을 통해 이코노마이저 튜브의 천공 및 누출 원인을 분석했습니다. 분석 결과, 이코노마이저 튜브는 저온에서 작동하며 부식 생성물에 S와 Cl 원소가 다량 함유되어 있는 것으로 나타났습니다. 이코노마이저 튜브 외벽은 저온 운전 시 저온 부식, 정지 시 산 부식을 겪으며, 궁극적으로 석탄 절감으로 이어집니다. 파이프는 부식되고 천공되어 누출되고 있습니다.
저온 부식 방지 대책
1. 공기 예열관의 벽 온도를 높여서 벽 온도가 연기 가스 이슬점보다 높아지도록 합니다.
2. 배기가스에 첨가제를 첨가하여 SO3를 중화하고 황산 증기 발생을 방지합니다. 3. 공기 예열기 및 이코노마이저는 저온 내식성 재료를 사용하여 제작합니다.
4. 저산소 연소를 사용하여 연기가스 중 과잉산소를 줄이고 SO2가 SO3로 전환되는 것을 방지하고 줄입니다.
5. 산 이슬점 온도를 검출함으로써 특정 작동 조건에서의 산 이슬점을 정확하게 알 수 있으며, 이를 통해 배기가스 온도를 조절하여 에너지 절감 및 보일러 수명 연장을 위한 최적의 조건을 달성할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 11월 30일
