煙氣脫硝劑尿素溶液對鍋爐爐管的腐蝕機理分析

 在SNCR煙氣脫硝工藝中，通常采用氨水或尿素溶液作為脫硝劑，直按噴入高溫煙氣中與煙氣中的NOx反應生成N2而達到脫硝的目的。尿素并不會(huì )對鍋爐爐管產(chǎn)生腐蝕作用，但尿素溶液的水解物和熱分解物卻對爐管有很強的腐蝕作用。

尿素的水解反應：

CO(NH2)2→NH4CNO→NH3+HCNO

HCNO→H⁺+CNO^-

HCNO是一種弱酸，CNO-是一種在酸性條件下具有很強配位能力的絡(luò )合劑，能與鐵離子形成配合物而加速保護膜的破壞。

尿素的熱分解反應:

CO(NH2)2 + H2O →CO2 + 2NH3

熱力鍋爐爐管通常采用20G碳素鋼，高溫作用下會(huì )在其表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O4等保護性氧化物膜。正常情況下，噴入爐膛煙氣中的尿素溶液受熱分解為氨氣和二氧化碳，不會(huì )對爐管造成嚴重的腐蝕，如果尿素噴入管設計不當，就會(huì )有尿素溶液直接淋在爐管表面。在溫度作用下，尿素生成的酸性HCNO與爐管表面的氧化物直接發(fā)生化學(xué)反應，CNO-的強配位能力又加速了化學(xué)腐蝕的過(guò)程。同時(shí)，尿素受熱分解出的NH3具有多重腐蝕效果。一方面，NH3是一種較強的配位體，可以與20G碳素鋼中的鉻產(chǎn)生絡(luò )合反應加速腐蝕；另一方面，NH3會(huì )破壞保護膜與基體金屬之間的雙電荷平衡結構，降低了電極電位，更容易發(fā)生腐蝕。

氨的配位反應：

Cr³⁺+6NH3→Cr(NH3)6³⁺

配位反應發(fā)生以后，導致晶相組織間鉻元素含量的不一致，從而進(jìn)一步引發(fā)貧鉻晶間腐蝕。

有氧參與的電化學(xué)腐蝕過(guò)程：

陽(yáng)極，金屬溶解變成金屬離子進(jìn)入溶液中；

Fe→Fe²⁺+2e

陰極，電子被溶液中的H+和O2結合；

2H⁺+2e→H₂ 

O₂+2H₂O+4e→4OH^－（中性或堿性體系）

O₂+4H⁺+4e→2H₂O（酸性體系）

爐管表面分解生成的NH3與煙氣中的SO2、SO3反應生成亞硫酸銨、硫酸銨及煙氣中的灰塵形成污垢覆蓋在爐管表面，破壞了爐管與煙氣之間的介質(zhì)平衡狀態(tài)，造成垢下腐蝕。

低溫酸性條件下CO2對爐管也會(huì )造成腐蝕作用。爐管表面的水溶液吸收煙氣中的CO2形成碳酸了可直接腐蝕爐管。

Fe+2CO2+H2O→Fe(HCO3)2+H2

Fe(HCO3)2→FeCO3+CO2+H2O

Fe+H2CO3→FeCO3+H2

除了上述幾種腐蝕機理以外，在爐管表面還會(huì )存在水汽腐蝕、濕H2S腐蝕、氯離子等多種電化學(xué)腐蝕作用。

為了解決SNCR煙氣脫硝工藝中尿素溶液對爐管的腐蝕，一是可以合理設備噴入管的位置，二是加設擋流板，三是爐管表面噴涂高效的防腐涂層。

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