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垃圾焚烧炉低温腐蚀机理的分子动力学模拟

郑州大学学报（工学版） 2023年第4期44卷 48-53页

作者：汤松臻韩奎周俊杰郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001

针对垃圾焚烧系统中换热器表面低温腐蚀的问题,通过分子动力学的研究方法模拟了硫酸分子在镍金属涂层表面的腐蚀过程,建立了腐蚀过程模型,对比了不同涂层的腐蚀速率。研究表明:H_(2)SO_(4)分子在镍金属涂层表面先解离出2个氢氧根离子,... 详细信息

针对垃圾焚烧系统中换热器表面低温腐蚀的问题,通过分子动力学的研究方法模拟了硫酸分子在镍金属涂层表面的腐蚀过程,建立了腐蚀过程模型,对比了不同涂层的腐蚀速率。研究表明:H_(2)SO_(4)分子在镍金属涂层表面先解离出2个氢氧根离子,分解出的O—H离子与O—S—O离子分别被Ni金属表面捕获,其中仅O—H离子中的O与Ni原子形成键链;对比氧化铝、镍金属和镍铬合金3种涂层,镍铬合金对结低温腐蚀的抑制效果最好,镍金属涂层抑制效果最差,即选用抗氧化性强的涂层材料可有效减少垃圾焚烧系统受热面表面低温腐蚀的现象。

关键词：垃圾焚烧低温腐蚀硫酸分子动力学涂层

基于环保超低排放的管式空预器长周期运行策略

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洁净煤技术 2022年第12期28卷 111-116页

作者：王鹏程刘旋坤蔡晋杨海瑞山西河坡发电有限责任公司山西阳泉045000 清华大学山西清洁能源研究院山西太原030032 清华大学能源与动力工程系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

针对管式空预器磨损、腐蚀和堵塞等问题,以河坡350 MW超临界循环流化床锅炉机组为例,通过空预器入口风温智能温控策略,根据酸露点的预测结果确定空预器管壁温度,从而调整暖风器出力,保证空预器的入口风温始终在酸露点以上,从而减小空预... 详细信息

针对管式空预器磨损、腐蚀和堵塞等问题,以河坡350 MW超临界循环流化床锅炉机组为例,通过空预器入口风温智能温控策略,根据酸露点的预测结果确定空预器管壁温度,从而调整暖风器出力,保证空预器的入口风温始终在酸露点以上,从而减小空预器末端低温腐蚀。结合低氧量燃烧技术,通过运行试验,最终确定锅炉在不同负荷下的氧量:350 MW负荷时氧量为2.7%~3.0%,310 MW负荷时氧量为3.0%~3.2%,230 MW负荷时氧量为3.2%~3.5%,有效减少了空预器低温段腐蚀。采用二次风口喷入石灰石快速响应炉内脱硫技术,使石灰石可以直接喷入炉内微氧化稀相区域,缩短了脱硫响应速率时间,减少了炉内脱硫剂石灰石的用量,避免了烟气中SO_(2)含量大幅波动,有效提高炉内脱硫效率。对比各脱硝喷枪效率以及脱硝喷枪的位置,确定喷枪效率,对SNCR系统的喷枪进行优化,在二次风管倾斜段增设脱硝喷枪,提高了全负荷平均脱硝效率,降低氨逃逸量,有效减少了该机组脱硝还原剂的消耗量,并且大幅降低氨逃逸硫酸氢氨对空预器腐蚀和堵塞的风险。通过以上技术手段,空预器运行6 a来,工作状态良好,运行平稳,可为同类机组空预器的运行维护提供参考。

关键词：管式空预器低温腐蚀低氧量燃烧硫酸氢氨长周期运行

垃圾焚烧烟气余热回收换热器的低温腐蚀及积灰传热特性实验研究

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中国电机工程学报 2021年第24期41卷 8484-8493页

作者：栗劲松张艺丹岳萌杜贤柳严明伟胡倩润史月涛高效节能及储能技术与装备山东省工程实验(山东大学) 山东省济南市250061

垃圾焚烧烟气余热利用可有效提高垃圾焚烧锅炉的能源利用效率,但是余热回收换热器面临着2个技术瓶颈:酸性气体凝结引起的低温腐蚀,飞灰沉积导致的传热恶化。对烟气中复杂酸性气体对金属材料的积灰腐蚀情况和换热管换热性能进行研究十分... 详细信息

垃圾焚烧烟气余热利用可有效提高垃圾焚烧锅炉的能源利用效率,但是余热回收换热器面临着2个技术瓶颈:酸性气体凝结引起的低温腐蚀,飞灰沉积导致的传热恶化。对烟气中复杂酸性气体对金属材料的积灰腐蚀情况和换热管换热性能进行研究十分必要,为此,搭建现场实验平台,在不同入口油温工况下探究不同金属材质耐腐蚀性以及换热壁面换热性能的影响因素。实验结果表明,入口油温在110~177℃区间内,试管壁面无明显腐蚀现象且积灰较少,换热性能良好;80~110℃区间内,壁面积灰较多,腐蚀较轻,换热稳定;62~80℃区间内,有明显腐蚀现象出现,此时,不同材质的耐腐蚀程度为316L钢> ND钢>考登钢>20号钢>Q235。入口油温高于70℃时,试管传热稳定,换热效果在70℃时发生突变,并随温度降低换热效果变差。实验得出的结论对突破余热回收器面临的技术瓶颈具有一定的指导意义。

关键词：余热利用低温腐蚀积灰性能传热恶化垃圾焚烧

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脱后原油注碱降低常压塔顶腐蚀的研究

现代化工 2023年第S01期43卷 263-266页

作者：李爱林刘立志董广超浙江石油化工有限公司浙江舟山316000

常减压蒸馏装置塔顶低温部位腐蚀是一个在全球炼油厂普遍存在的问题。解决盐酸引起的塔顶腐蚀问题,首先要控制原油中的氯化物含量,其次要在塔顶系统中注入有机中和剂和缓蚀剂。以浙江石油化工有限公司装置为例,重点介绍了原油注碱的工... 详细信息

常减压蒸馏装置塔顶低温部位腐蚀是一个在全球炼油厂普遍存在的问题。解决盐酸引起的塔顶腐蚀问题,首先要控制原油中的氯化物含量,其次要在塔顶系统中注入有机中和剂和缓蚀剂。以浙江石油化工有限公司装置为例,重点介绍了原油注碱的工艺实施及后期效果。结果表明,通过该工艺可以有效降低常压塔顶氯离子含量,减缓塔顶冷凝系统的腐蚀。

关键词：常压塔氯离子注碱低温腐蚀

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燃煤机组锅炉深度调峰性能计算分析

动力工程学报 2021年第10期41卷 809-817页

作者：周熙宏毕凌峰杨浩昱杨冬朱超吴鹏举西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710100

为了研究燃煤机组锅炉深度调峰能力,建立了低负荷稳燃、水动力循环、宽负荷脱硝、空气预热器低温腐蚀及辅机安全相应模型,并基于Fortran语言编写了计算程序。其中低负荷稳燃计算模型中利用D-S证据论对锅炉深度调峰时的燃烧稳定性进行判... 详细信息

为了研究燃煤机组锅炉深度调峰能力,建立了低负荷稳燃、水动力循环、宽负荷脱硝、空气预热器低温腐蚀及辅机安全相应模型,并基于Fortran语言编写了计算程序。其中低负荷稳燃计算模型中利用D-S证据论对锅炉深度调峰时的燃烧稳定性进行判断;水动力循环计算模型中采用非线性流动网络系统法计算水冷壁关键参数;宽负荷脱硝计算模型通过比较选择性催化还原(SCR)反应器入口烟温与催化剂最低运行温度间关系来确定锅炉能否正常脱硝;空气预热器低温腐蚀计算模型通过比较酸露点与最低壁温间关系来确定其腐蚀程度;辅机安全计算模型通过分析风机所需压头与风机特性曲线的匹配来判断其运行稳定性。结果表明:华能陕西秦岭(秦华)发电有限公司660 MW锅炉在20%锅炉最大连续蒸发量负荷时水动力安全,一次风机运行在稳定区;所开发的计算程序可用于工程实践,为锅炉深度调峰提供了指导。

关键词：深度调峰低负荷稳燃水动力循环宽负荷脱硝低温腐蚀辅机安全

深度余热利用时高含湿烟气中酸性气体对ND钢的低温腐蚀实验研究

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深度余热利用时高含湿烟气中酸性气体对ND钢的低温腐蚀实验研究

作者：陆阳浙江大学

学位级别：硕士

在我国推行“双碳”战略的大背景下,实现工业中的余热利用不仅可以提高能源利用效率,还可以降低碳排放,故而逐渐成为研究热点。目前,生物质锅炉和垃圾焚烧炉运行过程产生的烟气中水蒸气的含量高,水蒸气凝结会释放大量的潜热,具有很高的... 详细信息

在我国推行“双碳”战略的大背景下,实现工业中的余热利用不仅可以提高能源利用效率,还可以降低碳排放,故而逐渐成为研究热点。目前,生物质锅炉和垃圾焚烧炉运行过程产生的烟气中水蒸气的含量高,水蒸气凝结会释放大量的潜热,具有很高的余热利用价值。然而,由于烟气中含有HCl与SO等酸性气体,容易造成严重的低温腐蚀。因此,研究在深度余热利用时高含湿烟气对钢材低温腐蚀行为具有十分重要的意义。基于此,本文搭建了实验室模拟烟气低温腐蚀平台,模拟ND钢在水蒸气体积分数为20%,氧气体积分数为8%的烟气中,在不同温度,不同HCl和SO浓度下的腐蚀行为。首先对ND钢在含HCl烟气与含SO烟气内的腐蚀行为分别进行研究。最后对ND钢在二者耦合作用下腐蚀行为进行研究。结合扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪对其腐蚀形貌和产物进行分析以揭示腐蚀机理。通过响应面分析法,得到模拟气氛下的腐蚀回归方程。实验结果显示ND钢温度为45℃～85℃时,在含HCl烟气中腐蚀质量损失随试样温度升高先增大后减小,温度为55℃时腐蚀最严重,HCl浓度越高腐蚀越严重。ND钢温度为45℃～85℃时,在含SO烟气中腐蚀质量损失随试样温度升高逐渐减小,SO浓度越高腐蚀越严重,温度高于65℃时基本不发生腐蚀。对腐蚀形貌和产物的分析表明,在含HCl烟气中,温度低于露点时ND钢表面腐蚀产物有分层现象,外腐蚀层以α-Fe OOH为主,内腐蚀层以FeO为主,无法起到保护基体的作用。温度高于露点温度时ND钢表面腐蚀产物也有分层现象,外腐蚀层以FeO为主,内腐蚀层以α-Fe OOH为主,对基体形成一定保护作用。而在含SO烟气中,ND钢温度低于露点温度时的腐蚀产物与在HCl中类似。通过耦合腐蚀,得到了ND钢在模拟工况下腐蚀质量损失与温度,HCl浓度以及SO浓度之间的定量关系,用以预测ND钢的腐蚀,发现在酸性气体浓度一定时,ND钢温度为50℃时腐蚀最严重。在腐蚀进行初期,SO和HCl对ND钢的腐蚀具有协同作用。而随着时间的推移,由于SO和HCl存在竞争吸附关系,耦合腐蚀速率小于HCl单独作用,大于SO单独作用。最后比较了316L不锈钢,ND钢和20G三种材料在耦合腐蚀下的耐腐蚀性,从高到低的排序为316L>ND>20G。

关键词：烟气低温腐蚀余热利用凝结

H型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素实验研究

同方学位论文库评论

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西安交通大学学报 2017年第3期51卷 54-61页

作者：裴勇何雅玲西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

为研究换热器的低温腐蚀,搭建了换热器烟气低温腐蚀实验台。实验台可模拟烟气环境并实现多种因素的定量控制。以工业余热回收中常用的H型翅片管为对象,进行了H型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素的实验研究。观察并分析了H型翅片管在... 详细信息

为研究换热器的低温腐蚀,搭建了换热器烟气低温腐蚀实验台。实验台可模拟烟气环境并实现多种因素的定量控制。以工业余热回收中常用的H型翅片管为对象,进行了H型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素的实验研究。观察并分析了H型翅片管在不同壁面温度下的表面形貌变化以及腐蚀产物,得到了不同烟气流量、烟气温度、烟气酸体积分数以及壁面温度对应的酸沉积速率。结果表明:壁面温度低于水蒸气露点时腐蚀较为严重,腐蚀机理为吸氧腐蚀;烟气流量、烟气温度、烟气酸体积分数以及壁面温度对酸沉积速率均有不同程度的影响;随着烟气酸体积分数从10×10^(-6)增加到50×10^(-6),酸沉积速率从2.50×10^(-7) mol·m^(-2)·s^(-1)近似线性增加到7.03×10^(-7) mol·m^(-2)·s^(-1);随着壁面温度从80℃降低到50℃,酸沉积速率从3.06×10^(-7) mol·m^(-2)·s^(-1)增大到1.75×10^(-6) mol·m^(-2)·s^(-1),当壁面温度继续降低时,沉积的酸一部分被冷凝水带走,导致测得的酸沉积速率减小;酸雾的生成和黏附对酸沉积速率有较大的影响。研究结果对开发抗低温腐蚀技术、改善烟气余热利用系统提供了实验基础。

关键词：低温腐蚀 H型翅片管烟气余热利用

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相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

热能动力工程 2020年第6期35卷 191-197页

作者：蔡浩戴世佳王助良步奕江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围... 详细信息

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。

关键词：相变换热器低温腐蚀传热特性流动阻力

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回转式空气预热器热力特性及漏风研究

回转式空气预热器热力特性及漏风研究

作者：木巴来克·都尕买提山东大学

学位级别：硕士

回转式空气预热器作为电厂锅炉尾部重要辅助设备,具有换热效率高、结构紧凑、布置方便灵活等优点,但同时它存在漏风率过高、积灰、低温腐蚀等三大难题,阻碍回转式空气预热器高效换热,影响机组整体热效率。本文主要研究内容包括:本文从... 详细信息

回转式空气预热器作为电厂锅炉尾部重要辅助设备,具有换热效率高、结构紧凑、布置方便灵活等优点,但同时它存在漏风率过高、积灰、低温腐蚀等三大难题,阻碍回转式空气预热器高效换热,影响机组整体热效率。本文主要研究内容包括:本文从漏风和热力特性两个角度着手,应用数值模拟方法对空气预热器开展系统研究。首先,以新疆某660MW机组的三分仓回转式空气预热器作为研究实例,采用多孔介质模型对回转式空气预热器的内部温度场进行研究,通过与电厂提供的运行数据对比,验证了模型的准确性,分析获得了三分仓空气预热器在五种典型工况下的运行参数和温度分布特性,特别针对易发生腐蚀和积灰区域进行界定与分析,为定量预测腐蚀和积灰区域提供了依据,可为空气预热器及其换热元件的设计、优化及运行维护提供基础支撑。三分仓空气预热器漏风较大的主要原因是由转子隔板热变形所导致。本文在温度场模拟数据基础上,应用有限元分析法对三分仓空气预热器转子隔板的热变形特性进行了建模分析和可靠性验证,获得了在不同工况下的转子隔板不同位置的热变形量及其变化规律,可为三分仓空气预热器密封系统的设计布置提供数据支撑,同时为空气预热器直接漏风量计算奠定了基础。另外,在空预器温度场和热变形模拟分析基础上还对三分仓空气预热器的直接漏风特性进行研究,获得了三分仓空气预热器在不同漏风量时的运行参数和温度分布,研究分析了漏风量大小变化对转子易发生腐蚀积灰区域以及对机组热效率的影响规律,漏风率每增加1%排烟温度平均上升1K,空气预热器热效率平均降低0.36%,锅炉热效率平均降低0.02%。最后针对三分仓空气预热器漏风率较大的问题,提出通过改造风机和风道布置方式将三分仓空气预热器改成四分仓空气预热器的改造方案,建立了同外形尺寸的四分仓回转式空气预热器模型,分析获得了五种典型工况下的温度分布和转子隔板热变形特性,对易发生腐蚀积灰区域和漏风缝隙进行了分析,研究了其漏风量大小变化对机组热效率的影响,并对改造方案进行了经济性分析,改造成本大概是1300万元,不到三年便可回收投资成本,证明改造具有很好的性价比。通过对四分仓空气预热器高温段和低温段的高度变化进行优化分析,获得了能够提高空气预热器换热效率的高度分布。所提出的改造方案及其优化可为工程改造提供思路借鉴和数据支撑。

关键词：回转式空气预热器数值模拟漏风低温腐蚀热变形