SNCR脱硝技术中水冷壁腐蚀问题的研究

北极星环保网讯:某电厂新装SNCR脱硝系统运行中，水冷壁腐蚀的问题比较严重，造成多次锅炉非停事故，本文通过对SNCR设备运行的特点进行研究，分析了SNCR运行中造成水冷壁腐蚀的原因，并提出了有效的控制措施。

1、SNCR情况简介

由于社会对环保的日益重视，发电厂的环保问题越来越成为人们关注的焦点，故此研究应用了烟气侧控制NOX的SNCR及SCR等脱硝技术。SNCR即选择性非催化还原（SelectiveNon-CatalyticReduction，以下简写为SNCR）技术，SNCR方法主要是通过向烟气中喷氨或尿素溶液等含有NH3基的还原剂，在高温（900～1100℃）（没有催化剂）的条件下，通过化学反应，把NOx还原成氮气和水。

2、水冷壁的腐蚀问题

某厂SNCR系统于2007年开始进行试验性运行，运行中降低NOX效果明显，（NOx的排放从350mg/Nm3降低到200mg/Nm3左右），氨逃逸率控制在小于5PPm的范围内，其他各项指标参数均没有发现异常。但是在试验性运行约4个月后，发现SNCR喷口附近水冷壁的腐蚀问题，引起数次锅炉水冷壁的泄漏，造成被动停炉的紧张局面，严重影响了安全生产。

通过观察，数次水冷壁腐蚀泄漏呈现如下特征：金属表面没有腐蚀产物,而是呈或大或小的溃疡状态，腐蚀管段经常出现不规则的腐蚀坑,有的呈贝壳状、有的呈椭圆形等。另外一个显著的特征是腐蚀多发生在喷孔的水冷壁弯管位置。见图1：

3、腐蚀机理的探讨

在SNCR喷射系统中，喷枪设计采用的是炉侧高压厂用蒸气作为雾化介质，雾化蒸汽压力为0.6-0.9Mpa，能够满足雾化压力需要。喷头采用螺纹连接，在试验过程中，发现喷枪靠近喷头附近有液滴滴落，为雾化过程中靠近喷孔边缘的尿素溶液形成的液滴，同时由于试验过程中需要调节尿素溶液喷入量，在调节过程中也会产生滴落的液滴。

由于在SNCR投运前，锅炉水冷壁没有发生过类似状态的腐蚀，所以推断喷孔周围水冷壁管的腐蚀跟滴落的尿素溶液有关。根据尿素行业的经验，尿素溶液在一定条件下具有较强的腐蚀性。SNCR喷孔周围的炉灰、烟气、空气以及水蒸汽、渗漏的水滴等与尿素作用,产生了一系列化学反应。

按照腐蚀过程的机理,可以把这种腐蚀分成两类:化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是没有电流产生的腐蚀过程;电化学腐蚀是有电流产生的腐蚀过程。但是,有时很难区分,从SNCR水冷壁的腐蚀情况来看，两种腐蚀都存在，但是以电化学腐蚀为主。

3.1腐蚀基本原理

腐蚀机理：电化学腐蚀是由于金属与作为导电体的电解质互相作用,引起电流自金属的一部分流向另一部分,而发生金属的破坏。锅炉水冷壁管（20G）与喷枪滴落的尿素溶液相接触(尿素溶液是一种电解质并具有极性),在水的极性分子的吸引下,钢材表面的一部分铁原子,开始移入溶液中而形成带正电荷的铁离子,而钢材上保留多余的电子,并带有负电荷。

如果铁离子不断地进入滴落的尿素溶液中,水冷壁管就会逐渐出现坑洞,造成腐蚀破坏。然而,正常情况下，在一段时间后钢材表面会出现双电层的现象。由于钢材表面带负电荷,钢材上的负电荷吸引尿素液中带正电荷的铁离子,使钢材表面形成双电层。这时可阻碍铁离子进一步溶解腐蚀,有利于防止腐蚀的进一步发生。

但是,由于尿素溶液不断地滴落蒸发（且尿素溶液中溶解了其他可以溶解铁离子的阴离子），不断地从阴极吸引电子,从而使阳极不断有电子向阴极移动,而阳极上的铁离子也就不断移入液滴中,腐蚀不断加剧,产生了去极化现象。

3.2、SNCR喷孔周围水冷壁腐蚀原因分析

3.2.1溶解盐：钢材在水中的腐蚀速度和水

含盐的浓度有关,在浓度较低的一定范围内,腐蚀速度随浓度的增高而增高。因为水的含盐量越高,水的电阻就越小,导电度增高,腐蚀也就加快。水中若有某些阴离子,如氯离子和硫酸根离子,它们会破坏金属表面的保护膜。

氯离子（Cl-）：其中氯离子的危害是最严重的。因为氯离子很容易取代金属表面保护膜中的氧离子,四氧化三铁变成可溶性的氯化铁。氧化膜破坏后,金属就会进一步产生电化学腐蚀。SNCR尿素的溶解使用的虽然是锅炉疏水，但是由于尿素本身存在含有氯离子的杂质，再加上烟气及飞灰中氯化物的溶解，使滴落在水冷壁上的尿素溶液中氯离子含量升高，引起钢材发生腐蚀。

硫酸根和亚硫酸根离子（SO42+、SO32+）：虽然尿素溶液本身不含有硫酸根和亚硫酸根离子，但尿素液滴在炉膛内还是会吸收烟气中的SO2、SO3形成离子，造成硫酸根腐蚀，破坏水冷壁钢材上的保护膜进一步加剧电化学腐蚀。

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