水电之家讯：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 等技术。 SNCR 即选择性非催化还原(Selective Non- 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。
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。
3.2SNCR 喷孔周围水冷壁腐蚀原因分析
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(SO4 2+、SO3 2+)：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。
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。
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