腐蚀气体与铁基化合物反应的热力学分析*
2021-03-27吴文亚李光辉陈丽娟王建江马金荣
新疆大学学报(自然科学版)(中英文) 2021年2期
吴文亚,魏 博†,李光辉,陈丽娟,王建江,马金荣
(1.新疆大学 煤炭清洁转化与化工过程自治区重点实验室,新疆 乌鲁木齐830046;2.新疆新业能源化工有限责任公司,新疆 乌鲁木齐831300)
按照国家环保部门对锅炉氮氧化合物超低排放标准的要求,通常锅炉采用低过量空气系数燃烧或空气分级送入等[1]低氮燃烧方式,来降低NOx的排放.这种低氮燃烧方式会由于炉内的含氧浓度过低,很容易形成强还原性气氛.这些在还原性气氛下生成的气体将会与高温受热面表面的氧化膜(Fe2O3·Fe3O4)发生复杂的反应,引起锅炉受热面严重的高温腐蚀甚至发生爆管[2].影响锅炉高温腐蚀的一个重要因素是炉膛内的气氛,腐蚀过程中发生的反应也变得相应复杂.徐伟刚等[3]研究了锅炉受热面在含硫气氛下的高温腐蚀,表明锅炉受热面的腐蚀主要是在还原性气氛下生成大量的H2S气体与金属或金属氧化物发生反应以及单质硫的高温腐蚀.Mets¨ajoki J等[4]的研究则表明受热面在高温氯盐环境下会产生氯化腐蚀,主要是由于燃煤中含有NaCl等含氯化合物.当含氯燃煤在炉膛燃烧时,产生HCl气体,造成高温腐蚀.王健[5]研究了煤在缺氧燃烧时,CO气体扩散到水冷壁表面时,会破坏金属表面致密的氧化铁保护膜,使其疏松开裂.这些研究指出了高温腐蚀的反应机理以及相应的腐蚀形态,迄今鲜有从热力学角度来分析高温腐蚀中发生复杂反应的机理研究.
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