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碱金属腐蚀分析 碱金属腐蚀分析 PAGE 碱金属腐蚀分析 碱金属腐蚀分析 元素迁移 在煤气化条件下,Na主要以NaAlSiO4,NaCl及NaAlSi3O8等形式存在。在800 ℃时,Na主要以NaAlSiO4形式存在,含量达到%,并伴随有少量气态NaCl(g);随煤气化温度的升高,气相NaCl(g)含量不断升高,固相NaAlSiO4(s)逐渐降低;950℃气化时,有少量NaAlSi3O8(s)生成; 1000℃煤气化条件下生成结渣相Na2O ( slag )。气化试验工况均低于1000℃,试验结果中未发现熔融态结渣相,计算结果与试验结果基本一致。当煤气化温度超过1050℃时,煤中Na不再以固相形式存在，气相NaCl(g)略有降低并趋于稳定熔融。结渣相Na2O(slag)不断增加,Na2O(slag)为Na的主要存在形式。有研究表明K的析出特性与Na相似，只是 K的析出强度比Na大一个数量级。 氯化钠是煤中钠的主要形式，在燃烧与气化过程中会挥发出来，而钾与钠不同，主要存在于不挥发的铝硅酸盐中，然而钾也能从铝硅酸盐中释放出来，并通过和氯化钠蒸汽发生交换反应后以氯化钾的形式出现。有研究表明，随煤种氯含量增加，钾释放量增加。 在煤中，碱金属钾钠两种存在状态都有，有机物是以阳离子形式与羟基结合形态存在；无机物或以水溶性盐的形式存在，或可能与硅酸盐结合在一起存在。低阶煤中，钠主要以有机化合物形式存在，高阶煤中，钠则以水溶性的有机化合物形式存在。此外它还可能以与硅铝酸盐结合形成如 Na2·Al2O3·(SiO2)6的形式存在。而钾主要是以K2O·(Al2O3)3·(SiO2)6·H2O 和 K2O·Al2O3·(SiO2)6的硅铝酸盐形式存在。因此在热转化过程中，煤中的钾很难释放到气相中。原煤中钠的含量要高于钾，并且原煤中钠的存在形态的反应性高于钾存在形态的反应性。 挥发性K是不断迁移的,部分K以气态形式释放,如KCl(g)、K2S04(g)、KOH(g)、K(g);其他以硅酸钾、硅铝酸钾和硫酸钾的形式存在于灰分中。冷凝过程中,气态钾冷凝在飞灰颗粒上或者经过硫酸化、炭化形成气溶胶或小的飞灰颗粒,最终造成颗粒聚团、结渣。 温度高于500c时,无机钾因蒸汽压升高而挥发出来。Na的析出特性与K相似,只是Na的析出强度比K小一个数量级。 C1主要以离子的形式存在 。在600°C以上,C1以碱金属氯化物形式挥发进入气相,这是C1进入气相的主要形式。它可促进碱金属的气化,形成的气态碱金属氯化物是稳定的挥发物,从而对碱金属起到运输的作用,对积灰结澄的作用相当重要。 腐蚀类型及反应机理 (1)碱金属氯化物腐烛 完全燃烧过程中,由于炉内的高温以及K、Na等碱金属的高挥发性,碱金属氯化物会以气相形态进入烟气中,当烟气遇到低温管壁时会凝结下来形成积灰。 气化过程中的氯化物腐蚀 , 而气化条件下含有大量H2和CO,生成的FeO氧化膜多孔、松脆且极易脱落,对受热面的腐蚀严重。 (2) HCl和Cl2腐蚀 HCl的来源（准东） HCl随温度变化对金属管壁的腐蚀强度是呈波浪状的。露点以下腐烛严重;露点以上260c以下,腐烛强度减弱;260以上,因高温剧烈反应而腐烛加剧。 刘纪福[39]等研究了 Cl2干、湿两种状态下金属的年腐烛量的情况,实验结果表明壁温相同状态下,水分的存在,促进了cl腐烛。 (3)硫及其化合物腐烛 1.还原气氛下,烟气中容易形成H2S而非S02,H2S在C、CO存在的条件下易与金属氧化层和金属基体反应,生成FeS,破坏致密氧化层的保护作用,使腐蚀性气体自由出入,加速腐烛。 2.硫元素还会以硫化钠、硫化钾、硫化亚铁的形式存在于积灰中,对氧化层造成腐烛。 3.硫酸盐的腐蚀 鲁奇炉认为硫酸盐可能是导致夹套内壁腐蚀减薄的主要原因之一。 在还原性气氛下，并同时存在 CO2时，会使碱金属硫酸盐分解生成含硫化合物，这些含硫化合物在碱金属硫酸盐、铁和铁的化合物共同作用下会生成复杂的低熔点化合物，如可能生成复杂的复合式硫酸盐和焦硫酸盐。 富含碱金属硫酸盐且在SO3分压相对较高的情况下，在金属表面易形成熔盐层，使正常的保护性氧化物发生酸助熔。 也有学者提出先是通过反应生成焦硫酸钠和焦硫酸钾，而焦硫酸钠和焦硫酸钾非常容易侵蚀金属表面的氧化物保护膜，具体见反应： 上述反应发生的温度在399~482 C之间，SO3的来源主要两个：一是硫铁矿硫被氧化生成 SO2，SO2被灰中的一些成分催化氧化成SO3；另一个来源是灰成分中硫酸钙，硫酸镁等受热易分解产生SO3。 四、煤质比较 五、材料分析 秸秆燃料锅炉受热面工作温度低于 500℃时，选用价格最低的 20G 管材；锅炉受热面工作温度低于 550℃，选用价格稍高一点的 12Cr1MoVG 管材；工作温度低于 600℃时，选用