Предварительный подогрев воздуха. Для предупреждения конденсации водяных паров и исключения низкотемпературной сернокислотной коррозии необходимо обеспечить температуру стенок на 5—10°С выше точки росы.

Одним из распространенных методов зашиты металла от коррозии является предварительный подогрев путем рециркуляции части горячего воздуха или подогрев воздуха в калориферах с целью обеспечения необходимого температурного режима.

При отсутствии подогрева воздуха температура стенки труб воздухоподогревателя составляет 50—60°С, а скорость коррозии — более 0,5 мг/(м2•с) (0,6 мм/год). При толщине стенки трубы 1,5 мм воздухоподогреватель при таком режиме через 1—2 года выходит из строя.

Из сказанного выше следует, что предварительный подогрев воздуха обязателен. Температура стенки должна составлять не ниже 130—140 °С при содержании серы в топливе до 1 %; 150 °С—2%; 160—170 °С — 3,5,% и более. Поддержание такого температурного режима практически осуществимо, однако это может привести к некоторому повышению температуры уходящих дымовых газов и снижению КПД печи. Для окончательного решения целесообразно пронести расчет экономической эффективности [10].

Однако предварительный подогрев холодного воздуха не может полностью исключить коррозионные разрушения трубных пучков. Поэтому его сочетают с другими средствами защиты воздухоподогревателей от коррозии.

Снижение коэффициента избытка воздуха. Прогрессивным и перспективным методом зашиты от коррозии является также эксплуатация топок с минимальным избытком свободного кислорода (1,1 —1,3%). Однако на многих предприятиях коэффициент избытка воздуха не ниже 1,3, а на отдельных достигает 1,8—2,3. При больших коэффициентах избытка воздуха точка росы H2SO4 120—150°С (см. рис. 7.6) и выше, что обусловливает конденсацию кислоты и коррозию металла. В связи с этим необходимо принимать все меры (устранение подсосов, неплотностей) для снижения коэффициента избытка воздуха до минимальных значений. Как уже отмечалось, коэффициент полезного действия современных трубчатых печей на МПЗ составляет 60—80 % и зависит главным образом от температуры уходящих дымовых газов и коэффициента избытка воздуха а. Поэтому его снижение ведет не только к предотвращению коррозии, но и к повышению КПД печи.

На многих зарубежных котельных агрегатах при сжигании высокосернистых мазутов с малыми избытками воздуха полностью предотвращены коррозия и загрязнение низкотемпературных поверхностей нагрева, что позволяет снизить температуру уходящих газов вплоть до 120°С и увеличить КПД до 93—94 %.

Коррозионно-стойкие материалы. Одним из путей решения задачи создания воздухоподогревателей, способных длительно работать без коррозионных повреждений, является использование коррозионно-стойких материалов и антикоррозионных покрытий.

Повышенной коррозионной стойкостью обладают низколегированная сталь кортен, высоколегированные стали типа кар- пентен 20, хастеллой В и хастеллой С [3]. Однако ни один из этих металлов, кроме низколегированной стали кортен с при- садкой меди, не может быть рекомендован для изготовления поверхностей нагрева воздухоподогревателей из-за высокой стоимости.

Учитывая положительный опыт использования за рубежом стали кортен, ВТИ проведены исследования коррозионной стойкости аналогичной низколегированной отечественной стали марок 10ХНДП н 10ХСНД, широко применяемых в химическом и нефтяном машиностроении. Промышленную проверку прошли высоколегированная сталь с присадкой меди 06ХН28МДТ (ЭИ943) (аналог стали карпентен 20) и никелевого сплава Н70МФ (типа хастеллой С). Химический состав указанных сталей и скорость их коррозии в сопоставлении с обычной углеродистой сталью марки СтЗ приведены в табл. 7.3 [10].

Нержавеющие стали марок 08Х18Н10Т и 08X21Н6М2Т подвержены коррозии. Повышенной коррозионной стойкостью обладает высоколегированная сталь 06ХН28МДТ, но наибольшую стойкость по сравнению с углеродистой сталью имеет никелевый сплав Н70МФ.

Скорость коррозии низколегированных сталей марок 10ХНДП и 10ХСНД в 1,5—3 раза ниже скорости коррозии СтЗ. При этом они ненамного дороже малоуглеродистой стали, дешевле высоколегированных материалов и могут быть рекомендованы для изготовления низкотемпературных поверхностей нагрева. За рубежом из низколегированной стали кортен изготавливают набивки «холодных» пакетов РВП, корродирующие части роторов и газоходов уходящих газов. В частности, из стали кортен изготовлена набивка «холодных» пакетов РВП японского производства, успешно эксплуатирующегося на Киришском НПЗ.

Антикоррозионные покрытия для защиты воздухоподогревателей как в РФ, так и за рубежом большого распространения не получили.

Наибольшие трудности возникают из-за невозможности обеспечить хорошую адгезию покрытий к основным материалам и предотвратить их растрескивание при многочисленных теплосменах.

Таблица 7.3. Химический состав отечественных и зарубежных марок сталей и сплавов и относительная скорость коррозии в дымовых газах в области пониженных температур

Продолжение