Высокотемпературная газовая коррозия наружной поверхности печных труб
Наружное обгорание труб происходит при увеличении теплового напряжения и прежде всего при нарушении работы горелок. Когда факел расположен вблизи поверхности печных труб, возможны их местный перегрев и образование слоя окалины с сеткой продольных трещин.Такие дефекты печных труб наблюдались на установках АВТ, термо-крекинга, селективной очистки масел и др.
Во избежание обгорания труб обслуживающий персонал долженсоблюдать правила эксплуатации горелок, не допускать опасного приближения факела к трубчатому змеевику. Наружное обгорание металла (сталь 15Х5М) наблюдается при паровоздушном способе удаления кокса из печных труб, особенно при недопустимом их перегреве (свыше 680 °С). Поэтому необходим строгий контроль температуры нагрева стенок труб. Практика работы нефтеперерабатывающих заводов показала, что при выжигах кокса наблюдались случаи значительного превышения предельно допускаемой температуры стенок труб, что снижало прочность трубчатых змеевиков и их работоспособность. Указанное снижение длительной прочности стали объясняется сфероидизацией карбидной фазы и обеднением молибденом твердого раствора из-за перехода его в карбиды.
При высоких температурах в топке печи может происходить газовая коррозия. Как уже отмечалось, при высоких температурах топочных газов даже незначительные количества компонентов золы топлива (V2О5 и Na2O) являются очень агрессивными агентами.
|
|
|
Существует точка зрения, что металл окисляется пятиоксидом ванадия, при этом оксидная пленка разрушается и обнажается поверхность металла, который в дальнейшем также ускоренно разрушается. Кроме того, на оголенный металл может усиленно воздействовать серный ангидрид, который образуется в результате окисления сернистого газа, чему ванадий способствует как катализатор.
Стойкость сталей, из которых изготовлены печные трубы, к коррозии в газовых средах при высоких температурах зависит от их состава и состава газов, температуры и длительности ее воздействия, скорости нагрева и охлаждения, наличия напряжений. Присутствие в сталях некоторых легирующих элементов, полезных в отношении жаропрочности (V, Мо, W), оказывает отрицательное влияние на окалиностойкость металла, причем общая стойкость его к окислению также снижается. При наличии в газовой среде печей сероводорода, диоксида и триоксида серы, водяных паров, аэрозолей V2O5 и других компонентов, защитные пленки на жаропрочных сталях разрушаются, что понижает их эксплуатационную стойкость и, следовательно, стойкость печных труб. Действие SO2 на сталь заметно при температурах металла, превышающих 400 °С, и быстро возрастает с увеличением температуры.
|
|
|
В случае частых перерывов в работе печей газовая коррозия при высоких температурах также ускоряется, так как, охлаждаясь, металл частично обнажается и становится доступным для агрессивных сред.
Низкотемпературная коррозия змеевиков и дымовых труб печей продуктами сгорания топлива
При сжигании сернистого топлива в топочных газах появляетсязначительное количество серного ангидрида, сероводорода, диоксида углерода, водяных паров, кислорода и других компонентов, вызывающих интенсивную низкотемпературную коррозию трубчатого змеевика и дымовой трубы. Особенной агрессивностью коррозионного воздействия отличается серный ангидрид. Его образование зависит от используемого для сжигания топлива избытка воздуха. В случае неправильной эксплуатации горелок или при нарушении герметичности топки увеличивается поступление воздуха в печь, что приводит к возрастанию коэффициента избытка воздуха до очень высоких значений (1,5…2,0) и усилению коррозии. Активность влияния серного ангидрида на металл значительно увеличивается при каталитическом действии пятиоксида ванадия в присутствии водяного пара, подаваемого на распыление топлива и образуемого при его сжигании. Оксиды и сернистые соединения железа вместе с пылью от огнеупорной кладки и золой осаждаются на наружной поверхности труб конвекционной секции. В период остановки печей конденсат водяных паров растворяет серный ангидрид, и образуется серная кислота, которая разрушает металл.
|
|
|
Большое количество сернистых соединений, растворяясь в конденсате, оседает на внутренней поверхности дымовой трубы, что вызывает интенсивную коррозию, особенно в местах сварки ее обечаек и колец жесткости.
Для замедления коррозии по указанным выше причинам нужно принимать следующие меры: использовать топливо с меньшим содержанием сернистых соединений, добиваться хорошего распыления и полного сжигания топлива при малых избытках воздуха, применять по возможности для распыления топлива воздух вместо пара; не допускать нарушения герметичности топки и подсоса атмосферного воздуха, систематически очищать наружную поверхность труб и боровов от отложений сернистых соединений, использовать антикоррозионные защитные покрытия для дымовых труб.
Для подавления ванадиевой коррозии в качестве присадки к мазуту применяют перолин, представляющий собой смесь жидкого дистиллированного горючего с мельчайшим порошком кремния, который находится в жидкости в дисперсном состоянии.
|
|
|
29.ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ТЕПЛООБМЕНА. ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА.
В большинстве процессов нефтегазопереработки используется нагрев исходного сырья, а также применяемых при его переработке растворителей, реагентов, катализаторов и др. Полученные в результате того или иного технологического процесса целевые продукты или полуфабрикаты обычно требуется охлаждать до температуры, при которой возможны их хранение и транспорт.
На современном НПЗ, где осуществляется глубокая переработка нефти, на изготовление аппаратов, предназначенных для нагрева и охлаждения, затрачивается до 30 % общегорасхода металла на все технологические установки. Высокая эффективность работы подобных аппаратов позволяет сократить расход топлива и электроэнергии, затрачиваемой на тот или иной технологический процесс, и оказывает существенное влияние на его технико-экономические показатели. Поэтому изучению устройства и работы этих аппаратов, а также освоению, методов их расчета необходимо уделять особое внимание.
Большинство технологических процессов производства строительных материалов связано с использованием тепла. Многие технологические и эксплуатационные свойства строительных материалов в значительной степени от рационального выбора режима тепловой обработки при их изготовлении и соответствующего теплового оборудования. Эти же показатели определяют экономические показатели технологии.
Обмен теплом между телами (физическими средами) происходит самопроизвольно в направлении от более нагретого к менее нагретому.
Поверхность тела, которая отдает или воспринимает тепло, называется поверхностью теплообмена. Поверхность теплообмена является одной из основных характеристик тепловых установок.
В технике для переноса тепла от теплоотдающей поверхности к тепловоспринимающей обычно служат жидкие или газообразные среды. По отношению к теплоотдающей поверхности такую среду называютхладоагентом, а по отношению к тепловоспринимающей –теплоносителем.
Различают три основных формы теплообмена – теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.
Теплопроводность – это перенос тепла вследствие беспорядочного движения микрочастиц (атомов, молекул) непосредственно соприкасающихся друг с другом.
Тепло распространяется по всему телу со скоростью, зависящей от свойств тела и разности температур между отдельными его участками. В твердых телах теплопроводность является основным видом распространения тепла.
Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.
Перенос тепла возможен в условиях естественной(свободной) конвекции, обусловленной разностью плотностей в различных точках объема жидкости (газа), или в условиях вынужденной конвекции при принудительном движении всего объема жидкости (газа).
Практически чистого конвективного переноса тепла не бывает. Поскольку движущаяся часть жидкости (газа) находится в соприкосновении с менее нагретой, то конвективный перенос тепла всегда сопровождается теплопроводностью. Такой совместный перенос тепла называется конвективным теплообменом.
Тепловое излучение – перенос энергии с помощью электромагнитных волн инфракрасной части спектра.
Чаще всего на практике теплообмен происходит между потоком жидкости или газа и поверхностью твердого тела, он называется конвективной теплоотдачей. Теплообмен между двумя средами через разделительную стенку называют теплопередачей.
В действительности при теплообмене имеют место все три способа передачи тепла в совокупности. При этом один из способов может быть преобладающим. Изучение процесса теплообмена представляет собой сложную задачу и основывается на закономерностях «чистых» способов распространения тепла.
Тепловыми процессами называются такие технологические процессы, в которых материал нагревается или охлаждается, а скорость их протекания определяется скоростью подвода или отвода тепла.
К тепловым процессам относятся:
· нагревание – процесс повышения температуры материала путем подвода тепла;
· охлаждение – процесс понижения температуры материала путем отвода тепла;
· испарение – процесс перевода жидкости в парообразное состояние путем подвода тепла;
· конденсация – процесс перевода пара в жидкое состояние путем отвода тепла.
Движущей силой всякого переноса массы или энергии является разность потенциалов, характерных для данного процесса. Эта разность является мерой удаленности системы от состояния равновесия.
Движущей силой теплообмена между участками (точками) тела или поверхностью тела и окружающей средой является разность температур (Dt = t1- t2), называемая температурным напором.
Чем больше температурный напор, тем быстрее идет теплообмен. Скорость теплового процесса vtможно описать следующим уравнением:
где K – коэффициент пропорциональности; R – сопротивление теплопередаче.
Движущая сила теплообмена определяет величину теплового потока, как при теплопроводности, так и конвекции. При расчете процесса теплообмена и тепловых аппаратов необходимо знать величину теплового напора Dt.
В процессе теплообмена температуры сред меняются, следовательно, изменяется и величина Dt, которая зависит от направлений относительного движения теплоносителя и нагреваемого материала, а также от их свойств.
Движение может быть прямоточным, когда потоки движутся в одинаковом направлении, и противоточным, когда потоки движутся в противоположных направлениях. В некоторых случаях движение потоков может быть перекрестным.
Величину среднего температурного напора определяют как среднюю логарифмическую разность температур по формуле:
где Dt’ = t’1 – t’2 – наибольшая разность температур между теплоносителем и материалом; Dt’’ = t’’1 – t’’2 – наименьшая разность температур между теплоносителем и материалом.
Если температуры теплоносителей изменяются незначительно и когда Dt’’/Dt’ > 0,6, то средний температурный напор определяют как среднее арифметическое из крайних напоров:
Правильный выбор взаимного движения теплоносителя и материала имеет существенное значение для экономного проведения процесса теплообмена.
При противотоке материал с той же начальной температурой, что и при прямотоке, в конце процесса может нагреться до более высокой температуры. Из уравнения теплового баланса следует, что при данных условиях, разница в расходах тепла будет определяться только потерями тепла с отходящими материалами. Так как при противотоке эти потери выше и больше температура отходящего материала, то и расход тепла на тепловую обработку материала при противотоке выше, чем при прямотоке. Отсюда следует, что с точки зрения расхода тепла прямоток выгоднее, чем противоток.
В промышленности строительных материалов противоток применяют чаще, чем прямоток. Это связано со следующими соображениями:
·большинство материалов, подвергаемых тепловой обработке имеют малую прочность и не допускают больших перепадов температур между теплоносителем и материалом;
·при противотоке средний температурный напор больше, чем при прямотоке, следовательно, скорость теплообмена также больше. Следовательно, времени на обработку материала при прочих равных условиях при противотоке требуется меньше, чем при прямотоке.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 572; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!