【摘要】：能源與環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)人們所關(guān)注的兩大熱點(diǎn)問題。隨著化石燃料的日趨枯竭和環(huán)境的不斷惡化,開發(fā)利用新型清潔能源成為關(guān)注的焦點(diǎn)。生物質(zhì)以其CO2零排放、來源廣泛、可再生等特點(diǎn),成為人們的首選。但生物質(zhì)中大量的堿金屬、堿土金屬及氯等元素,會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕、積灰、結(jié)渣等問題,嚴(yán)重影響生物質(zhì)的有效利用。生物質(zhì)與煤摻混燃燒可以有效的減輕單一生物質(zhì)燃燒造成的腐蝕等問題。本文將玉米稈、棉桿、楊木灰與貧煤、煙煤灰進(jìn)行摻混,試驗(yàn)研究了摻混灰對12CrMoVG、15CrMoG、T91的腐蝕規(guī)律,分析了生物質(zhì)混煤燃燒對金屬受熱面的腐蝕機(jī)理,并對腐蝕的各影響因素進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析,建立了摻混燃燒腐蝕量的回歸預(yù)測模型,確定了混燃腐蝕量與溫度、HCl濃度及摻混比的關(guān)系。 首先,本文在高溫反應(yīng)器上試驗(yàn)研究了溫度、摻混比、HCl濃度、水蒸氣對腐蝕的影響規(guī)律,結(jié)果表明各工況下的腐蝕增重曲線均符合拋物線規(guī)律。在450℃～650℃溫度區(qū)間內(nèi),隨溫度升高,腐蝕急劇加速,腐蝕類型也有所轉(zhuǎn)變,由腐蝕較輕的全面均勻腐蝕演變?yōu)檠鼐Цg、脫碳腐蝕、點(diǎn)腐蝕相互作用的復(fù)雜腐蝕模式；生物質(zhì)摻混比對腐蝕增重曲線的影響并不符合加權(quán)平均算法的規(guī)律,摻混比低于50%時(shí),隨摻混比增加,生物質(zhì)中的堿金屬氧化物與煤中的SiO2、Al2O3反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的硅鋁酸鹽與硅酸鹽增多,灰熔融溫度隨之降低,在50%～80%之間時(shí),由于煤中SiO2、Al2O3含量的降低,低熔點(diǎn)化合物的生成量減少,灰熔融溫度有所升高,摻混比大于80%時(shí),灰熔點(diǎn)取決于生物質(zhì)的作用,繼而有所升高,灰熔融溫度的變化趨勢影響液相腐蝕,使腐蝕隨摻混比呈現(xiàn)先增大后減小繼而增大的趨勢；隨著HCl濃度的升高,管材的腐蝕程度愈加嚴(yán)重,這主要與氯的活性氧化作用有關(guān)；水蒸氣有減弱腐蝕的作用,這主要是由于水蒸氣的存在使得形成的金屬氧化膜疏松多孔,腐蝕后期金屬氯化物會(huì)遠(yuǎn)離金屬基體擴(kuò)散到環(huán)境中,從而對活性氧化腐蝕起到削弱的作用。 其次,通過對腐蝕后金屬試樣剖面的SEM微觀形貌圖及腐蝕層的EDS檢測結(jié)果進(jìn)行分析,探究了生物質(zhì)混煤燃燒對金屬受熱面的腐蝕機(jī)理,結(jié)果表明腐蝕初期金屬表層元素(主要為Fe、Cr)在O2、CO2作用下形成微薄的金屬氧化物,起到保護(hù)性作用,當(dāng)金屬溫度達(dá)到600℃時(shí),金屬晶粒之間會(huì)析出新的物相(CrxCy、FexC等),造成晶界區(qū)域某一元素成分的貧化,此時(shí)晶界貧化區(qū)與晶粒本體之間會(huì)形成腐蝕電池,造成沿晶腐蝕；反應(yīng)過程中形成的低溫熔融鹽充當(dāng)液態(tài)電解質(zhì)作用,加劇了電化學(xué)腐蝕；金屬表面析出的金屬碳化物還會(huì)與煙氣中的腐蝕性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng),將金屬表面的碳元素轉(zhuǎn)移到氧化腐蝕膜中,降低金屬含碳量,改變金屬的組織結(jié)構(gòu),晶界處金屬碳化物的氧化還原反應(yīng),使得腐蝕沿晶界方向縱向延伸,造成嚴(yán)重的脫碳腐蝕；煤燃燒析出的SO2還會(huì)對生物質(zhì)中主要腐蝕性物質(zhì)KCl產(chǎn)生硫酸化作用,釋放氯的化合物繼續(xù)造成活性氧化腐蝕。 再次,采用灰色關(guān)聯(lián)理論,對腐蝕各影響因素進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析,確定了腐蝕的主要影響因素,建立了混燃腐蝕的回歸預(yù)測模型,發(fā)現(xiàn)預(yù)測關(guān)聯(lián)式為多項(xiàng)式公式：y=54.198+0.761x1-115.75x2-0.271x3-0.981x12+62.38x22+0.052x32x1、x2、x3分別表示無量綱HCl濃度、溫度、摻混比值,該模型是對生物質(zhì)混煤燃燒過程中金屬受熱面腐蝕量進(jìn)行預(yù)測的一種簡易方便的方法,對實(shí)際電站鍋爐腐蝕的預(yù)測有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2762680