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在对固体废弃物的再利用中,固废焚烧已经成为了重要方式,但碱金属和氯的耦合腐蚀限制了该技术的应用推广,为了研究碱金属和氯耦合腐蚀的机理和影响因素,本文以碱金属和氯含量较高的农业废弃物为研究重点,对两者耦合腐蚀进行相关研究。农业废弃物燃烧后的飞灰会导致固废锅炉过热器沉积结渣和高温腐蚀的发生,两个过程又会相互影响,相互促进,导致锅炉发生过热器爆管的事故,严重威胁锅炉运行的稳定性和安全性。本文针对多个电厂过热器爆管的工程实例,探究腐蚀的共性问题,在实验室和热力学计算仿真软件中进行模拟,考察烟气温度、燃料化学、气氛变化时,碱金属和氯等腐蚀性成分的析出和沉积特性,对燃烧过程中发生高温腐蚀进行模拟分析,主要研究内容如下:1.对多个电厂受热面腐蚀管段及燃料进行采样,利用工业分析、元素分析和灰成分分析等方法分析燃料的特征,并利用物相分析(XRD)、元素分析(EDS)、电镜扫描(SEM)等理化手段分析腐蚀管段,研究腐蚀机理。结果显示,浙江某农业废弃物电厂燃料的碱金属和氯含量均超过结渣和腐蚀的警戒线,易造成受热面积灰和结渣,同时导致严重的高温腐蚀;而工业废弃物电厂中,燃料存在较高含量的碱金属和S元素、而腐蚀管段表面存在较高含量的Cl元素,推测腐蚀行为主要是由碱金属、Cl和S共同作用导致的。2.在为了对固废锅炉的高温腐蚀进行深入研究,搭建了固废锅炉高温腐蚀模拟系统,利用可控温度的管式炉提供固废锅炉高温环境,把电厂的飞灰均匀涂抹于金属样片上,模拟固废锅炉过热器表面积灰情况,并利用气瓶配制HCl、O2、N2和水蒸气的混合气体,模拟固废锅炉烟气气氛。实验结果显示,在腐蚀特性的研究中,(1)温度对金属腐蚀速率具有显著的影响,在不同温度下,腐蚀均呈现抛物线规律,当温度低于450℃时,腐蚀速率较低;当温度达到“拐点”550℃时,腐蚀速率将从缓慢增长转变为加速增长。(2)金属材料对金属腐蚀的速率也具有较大影响,合金钢(如:12CrMoVG)和碳素钢(如:20G),腐蚀速率接近;而不锈钢(如:TP304H)则表现出较好的耐腐蚀性。(3)碱金属种类和含量对腐蚀速率也有一定影响,碱金属含量越高,腐蚀速率也相对越快;而KCl对腐蚀速率的影响要略微高于NaCl。3.由热力学平衡计算结果可知,温度变化对碱金属K/Na的存在形式及含量有较大影响,600℃左右,气相NaCl和KCl开始出现;相同温度下,当过量空气系数A<1,时,随着过量空气系数的提高,HCl含量先快速增加,后趋于平缓。而当A≥1时,相同温度下,HCl含量几乎无差别;当Cl含量较低时,沉积物中以碱金属的碳酸盐为主,少量存在碱金属氯化物,此时高温腐蚀相对较轻,而随着Cl含量的增加,碱金属碳酸盐完全转化为碱金属氯化物,配合气相HCl浓度的提升,高温腐蚀严重。