SNCR脱硝技术中水冷壁腐蚀问题的研究

3.2.2材料承受的应力超过材料的屈服极限

以后,在局部超过屈服极限的部位,容易产生电化学腐蚀。水冷壁弯管部位在弯管制作过程中产生形变,多少总会引起一定的应力集中，容易造成电位差。钢材变形程度大、内应力大的部位,其电极电位低于变形小、内应力小的部位,成为阳极,发生腐蚀。

在停炉检查中发现，水冷壁泄露部位主要也是发生在弯管处，腐蚀现象也与应力腐蚀现象接近：经常出现不规则的腐蚀坑,有的呈贝壳状、有的呈三角形、有的呈椭圆形等。可见，由于弯管处残存应力的存在，使尿素溶液的腐蚀找到了突破口，加速了水冷壁腐蚀现象的发生。可以判断残余应力腐蚀是我厂SNCR水冷壁腐蚀的主要原因之一。（见图1）

3.2.3游离二氧化碳腐蚀：尿素溶液高温时

分解产生二氧化碳气体,当水中有游离CO2存在时,会使水呈酸性反应:

CO2+H2O→H++HCO3-

这样,由于水中H+的数量增多,就会产生氢的去极化腐蚀:2H++2e→H2↑若给水中同时存在O2和CO2,则腐蚀作用就会加剧。腐蚀的初步产物氢氧化亚铁先与二氧化碳作用,生成溶解于水的重碳酸亚铁:

Fe(OH)2+2CO2→Fe(HCO3)2

当有氧存在时,再氧化成氢氧化铁:

4Fe(HCO3)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓+8CO2↑

这种腐蚀特征往往是金属表面没有腐蚀产物,而是呈或大或小的溃疡状态。（见图2）游离出来的CO2可再循环投入腐蚀反应,直到氧完全消耗完为止。而我厂的SNCR喷口在微负压条件下，空气中的氧将源源不断地补充到液滴周围，引起腐蚀的持续进行。除此，锅炉烟气中富集的CO2也会溶解于液滴中形成源源不断的游离CO2。在CO2和O2充足的条件下，腐蚀持续加剧进行。

3.2.4温度和热负荷：SNCR喷枪位置主要位

于炉膛内烟气温度约为1100～1150℃处,此处水冷壁钢材表面温度高,使铁离子在水溶液中的扩散速度加快,电解质水溶液的电阻降低,因而加速电化学腐蚀。在高热负荷下,由于热应力的影响,以及滴落在水冷壁金属表面蒸汽泡对保护膜的机械作用,使保护膜容易遭到破坏。

3.3与尿素CO(NH2)2溶液本身有关的腐蚀

在喷枪喷入尿素溶液时，由于雾化的不完全性，将有液滴在喷枪上逐渐形成，通过浇注料进而滴落在水冷壁管上，滴落在水冷壁管上的尿素液滴，在高温下与烟气一起形成复杂的物理化学腐蚀过程。

3.3.1腐蚀机理

尿素液滴分解产生的NH3和烟气中的CO2（包括尿素本身分解产生的CO2）在高温下因异构化而生成氰酸铵，后者分解成游离氰酸：

CO(NH2)2=NH4CNO=HCNO+NH3

氰酸根(CNO-)是一种还原性酸根，对金属表面的钝化膜能产生活化腐蚀。

3.3.2腐蚀的主要形式及原因

晶间腐蚀：表面看不出腐蚀迹象，这种腐蚀能破坏晶粒之间的结合力，造成晶界断裂，使金属机械强度完全丧失，在应力作用下，金属会产生突然的脆性破坏。这种晶间腐蚀，属电化学腐蚀，危害性最大。

应力腐蚀：由于尿素溶液中含有氯离子和蒸汽中所含的氯离子，引起水冷壁产生应力腐蚀破裂。其原因主要是由于水冷壁管运行中承受较大的应力引起。

通过搜索的资料观察，尿素水溶液在一定压力和温度条件下有非常强的腐蚀性。尿素生产过程中在尿素合成时，其不锈钢容器都会发生腐蚀，而SNCR分解尿素产生氨气与合成法制尿素的过程相反，基本上有类似合成法制尿素的腐蚀过程，所以尿素液滴落在水冷壁上引起的腐蚀也是引起水冷壁泄漏的主要原因之一，不可小视。

4结论及措施

通过上述分析，不难发现，引起水冷壁腐蚀水冷壁上造成的，其中应力腐蚀、游离CO2腐蚀和尿素溶液本身腐蚀是水冷壁泄漏的重要原因。要想彻底解决水冷壁的腐蚀问题，必须解决喷孔周围尿素溶液的泄露问题，为此我公司相关技术人员和设计单位一起，经过多次对喷枪的结构进行改造，和反复的试验，最终摸索出了一套行之有效的办法，控制了SNCR对水冷壁的腐蚀问题：

全面改进喷枪结构，优化尿素溶液的雾化形式，克服喷枪漏流的缺陷，有效降低三种腐蚀的发生几率，解决喷枪泄漏的问题。

改变喷枪与水冷壁面的夹角，使喷枪下倾5度角，同时在保证喷枪不被烧损的条件下增加喷枪伸进炉膛的深度。

在喷孔下部水冷壁弯管部位加装不锈钢护板，外部敷耐火所料，防止起停系统时候的漏流与水冷壁管直接接触。定期对喷枪进行雾化效果检查，发现雾化效果不达标的喷枪及时进行更换，检查周期为每15天检查一次，已经将此项工作列入定期工作标准中。

进一步开展调查研究，SNCR喷尿素工艺国际上有一些成功的经验，借鉴其他单位的成果对我厂SNCR系统进行持续改进，使SNCR系统的运行更臻完善。

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