Wykład 8 korozja, Akademia morska w Szczecinie, eso, V semestr, kotły


KOROZJA NISKOTEMPERATUROWA I WYSOKOTEMPERATUROWA W KOTŁACH PAROWYCH

Korozja nisko i wysokotemperaturowa

  1. korozja niskotemperaturowa (siarkowa). Związana jest z punktem rosy spalin i zawartością siarki w spalanym paliwie. Spaliny zawierają parę wodną pochodzącą z spalanego wodoru w paliwie, z wody zawartej w paliwie i wilgoci powietrza ,czasem także z pary rozpylającej paliwo. Temperatura punktu rosy dla spalin (temperatura przy której następuje skraplanie pary wodnej zawartej w spalinach) o małej zawartości pary wodnej waha się w przedziale 30-50 oC . Jeśli paliwo zawiera siarkę (praktycznie każde paliwo siarkę zawiera) to produktem spalania jest SO2. Część dwutlenku w obecności katalizatorów zamienia się w trójtlenek siarki, który wchodzi w reakcję z wykroploną wodą i powstaje kwas siarkowy powodujący korozję.

SO3 + H2O = H2SO4

Mieszanina lotnego kwasu siarkowego i pary wodnej ma dużo wyższą temperaturę skraplania a co za tym idzie zwiększa się zagrożenie korozja.

Na tą korozję narażone są elementy głównie w okolicy ostatnich powierzchni ogrzewalnych na drodze spalin tj. na powierzchni wewnątrz kotłowego podgrzewacza wody. Obniżanie temperatury spalin odlotowych podwyższa sprawność kotła ale zagraża zniszczeniem korozyjnym stąd należy zwrócić szczególną uwagę na ten problem.

0x08 graphic


Krzywe skraplania i wrzenia mieszaniny pary wodnej i kwasu siarkowego pod ciśnieniem 0,015 MPa

Na osi odciętych (poziomej) odłożono objętość kwasu siarkowego w mieszaninie. Czysta para wodna ma temperaturę skraplania przy tym ciśnieniu 55 oC (punkt P) . Czysty kwas siarkowy ma temperaturę skraplania 250oC (punkt K). Dla wszystkich pośrednich stanów początek skraplania następuje po ochłodzeniu do temperatury wyznaczonej krzywą „x”. Koniec skraplania następuje po ochłodzeniu do temperatury wrzenia - krzywa „y”.

Linią przerywaną zaznaczono schładzanie mieszaniny par o zawartości kwasu 5%.Po osiągnięciu przy ochładzaniu krzywej skraplania x (punkt A) rozpoczyna się wykraplanie mieszaniny H2SO4 i H2O, czyli rozcieńczonego kwasu siarkowego. W początkowej fazie (punkt A) stężenie H2SO4 będzie wysokie i wynosi (punkt A') 62%. Stężenie H2SO4 w skroplinach maleje wraz z obniżaniem temperatury i np. przy temp 100 oC (punkt B) wynosi już tylko 35 %. Po ochłodzeniu do krzywej „y” skropleniu ulegnie cała mieszanina będąca ciekłym kwasem siarkowym o stężeniu zależnym od zawartości siarki w paliwie. Najintensywniejsze działanie korozyjne osiąga wykraplająca się ze spalin mieszanina o temperaturze 30 do 50 % poniżej punktu rosy.

0x08 graphic
Wraz z procentowym udziałem H2SO4 w mieszaninie parowo-kwasowej zmienia się temperatura punktu rosy spalin. Przebiega wzdłuż krzywej x i dla rozpatrywanego przykładu wynosi 190 oC . Ilość H2SO4 w mieszaninie zależy od zawartości trójtlenku siarki w spalinach .Już 0,001% ! podwyższa punkt rosy, co widać na rys poniżej:

Wpływ zawartości trójtlenku siarki w spalinach na podniesienie temperatury punktu rosy spalin.

0x08 graphic

Niebezpieczeństwo narażenia na korozję niskotemperaturową w kotle zachodzi w zasadzie tylko w ostatnich partiach ogrzewalnych kotła czyli w podgrzewaczu wody zasilającej lub podgrzewacza powietrza. W przypadku powietrza stosuje się wcześniejsze podgrzanie w kanale pomiędzy wewnętrznym a zewnętrznym poszyciem kotła.

Efektywnym sposobem zapobiegania tej korozji jest dodawanie dolomitu do paliwa lub komory spalania, ale problemem z kolei jest zapychanie się dysz palników Podobnie dodawanie amoniaku do paliwa jest skuteczne ale kłopotliwe i kosztowne.

0x08 graphic

Zawartość siarki w paliwach waha się w granicach od 0,5 - 3,5 % w zależności od pochodzenia.

0x08 graphic

  1. Korozja wysokotemperaturowa (wanadowa lub wanadowo-sodowa)- głównie w kotłach gdzie temperatura pary przegrzanej wynosi 515-520 oC . Spowodowana jest tworzeniem się łatwo topliwych popiołów powstałych z wanadu sodu i siarki osiadających na elementach kotła i reagują z żelazem. W wyniku reakcji powstają wżery, które bardzo niszczą rury i inne elementy konstrukcji kotła. Stąd najlepszą ochroną przed tą korozją jest nieprzekraczanie temp 500 oC

Korozyjne działanie płynnych popiołów polega na ich reakcji z żelazem stanowiącym podstawowy składnik większości stosowanych materiałów konstrukcyjnych. Powyżej temperatury 720 K niższe tlenki wanadu np.: V2O3 , w zetknięciu z tlenem pochodzącym z nadmiaru powietrza przechodzi w pięciotlenek wanadu  V2O5 wg reakcji:

   V2O3 +  O2  =>  V2O5      (3)

Jego temperatura topnienia wynosi 945 K. i działa utleniająco na żelazo wg reakcji:

4Fe + 3V2O5  =>2Fe2 O3 + 3V2O3         (4)

Powstały w wyniku tej reakcji trójtlenek wanadu przechodzi ponownie w V2O5   wg reakcji (3) i reaguje z    Fe2O3, tworząc wanadan żelaza wg reakcji:

Fe2O3+  V2O5 =>   2Fe2VO4    (5)

Z kolei ten w styczności z żelazem daje znów Fe2O3wg reakcji:

Fe2VO4   + Fe     =>  5Fe2O3  + V2O 3  (6)

Jak widać z powyższych równań utleniające działanie tlenków wanadu prowadzi do powstania tlenku żelazowego i tym samym intensywnie postępującej korozji.

Jeśli w paliwie obok wanadu znajduje się sód. to powstały w wyniku spalania związek np. Na2O * V2O5, działa jeszcze bardziej korodując niż sam V2O5

Niezależnie od składu chemicznego paliwa podobne zjawiska mogą wystąpić w warunkach okrętowych. Czynnikiem sprzyjającym powstaniu korozji wysokotemperatu­rowej w turbinach gazowych może być duża wilgotność powietrza doprowadzonego do spalania. Porywane z powietrzem cząstki wody morskiej zawierają sod, którego działanie jest takie samo jak gdyby znajdował się on w paliwie. Tak więc istnieją warunki do tworzenia się silnie korodującego związku Na2O * V2O5.

Poza tym w wyniku tego, że w paliwie zawarta jest również siarka tworzą się siarczany wg następującej reakcji:

4NaCl  + 2SO2 + O2 + 2 H2O    =>  2Na2 SO4    + 4HaCl    (7)

Siarczan soduNa2 SO4  tworzy z tlenkiem wanadu V2O5.eutektykę o stosunkowo niskiej

temperaturze topnienia — ok. 850 K (577°C). Siarczan sodu reaguje również z parą wodną tworząc kwas siarkowy wg reakcji:

2Na2 SO4 +   2 H2O  =>  H2SO4  +Na2 O (8}

Kwas siarkowy posiada silne właściwości korozyjne, lecz na szczęście dla turbin gazo­wych, ze względu na ich wysoką temperaturę pracy i praktycznie nie schodzenie poniżej punktu rosy. mniej groźne.

Dodatkowo zgodnie z reakcją (7) oraz następującą:

NaCl +  H2O  =>NaOH  + HCl    (9).

tworzy się kwas solny posiadający również właściwości korozyjne.

Próby zabezpieczenia rurek przegrzewaczy pary przed korozją wysokotemperaturową systemem stosowania osłon ze specjalnych materiałów nie dały pozytywnych rezultatów. Robiono również próby z podawaniem dolomitu, tlenki magnezu lub siarczany magnezu.

Korozja wysokotemperaturowa zachodzi tylko po przekroczeniu 500. Poniżej nie zachodzi obawa powstania korozji wanadowej pod warunkiem że w obszarach wysokich temperatur nie będą umieszczane nie chłodzone elementy takie jak zamocowania rurek, zaczepy, wsporniki itp.

Wykład 8



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wykład 9 woda kotłowa, Akademia morska w Szczecinie, eso, V semestr, kotły
Wykład 11- obsługa, Akademia morska w Szczecinie, eso, V semestr, kotły
KorozjaKWITY, Akademia morska w Szczecinie, eso, V semestr
Odpowiedzi ochrona środowiska, Akademia morska w Szczecinie, eso, V semestr
Pytania - Mechanik Wachtowy, Akademia morska w Szczecinie, eso, V semestr
STATECZNOŚĆ-III SEMESTR-ZALICZENIE WYKŁADÓW-SZOZDA, Akademia Morska Szczecin, SEMESTR I, BiSS
Ekonomia wyklad2[1][1].12, Akademia Morska Szczecin, SEMESTR I, Ekonomia
astro na wyklad, Akademia morska Szczecin, IV semestr, Astronawigacja
Ekonomia wyklady6[1][1].01, Akademia Morska Szczecin, SEMESTR I, Ekonomia
mpdm procedury, Akademia morska Szczecin, IV semestr, BN
BiS - sem 1 - wykład 12, Akademia Morska Szczecin Nawigacja, uczelnia, AM, BISSy, I sem, Bissy wykła
wykłady - pozycje, Akademia Morska Szczecin Nawigacja, uczelnia, wyklady, WYKŁADY NAWIGACJA
UO, Akademia Morska Szczecin, Wojsko, 1 semestr
sprawko lacznosc 1, Akademia morska Szczecin, IV semestr, Łączność
Regulaminy pytania kontrolne, Akademia Morska Szczecin, Wojsko, 1 semestr
BiS - sem 1 - wykład 11, Akademia Morska Szczecin Nawigacja, uczelnia, AM, BISSy, I sem, Bissy wykła
BiS - sem 1 - wykład 10, Akademia Morska Szczecin Nawigacja, uczelnia, AM, BISSy, I sem, Bissy wykła

więcej podobnych podstron