Niskotemperaturna korozija u vrelovodnim kotlovskim postrojewima

Transcription

1 Bojan Gligorijevi}, Bore Jegdi}, Mirjana Prvulovi}, Milan Prokolab, Boris Katavi}, Dragan Jovanovi} Institut Go{a d. o. o., Beograd, Srbija Niskotemperaturna korozija u vrelovodnim kotlovskim postrojewima Stru~ni rad UDC: 621.1: /.47 Uvod U toku eksploatacije do{lo je do o{te}ewa cevi eko-paketa vrelovodnog kotlovskog postrojewa koje funkcioni{e u re`imu sa periodi~nim prekidima u radu. Ciq ovog rada je da se utvrdi uzrok o{te}ewa cevi koji je nastao sa strane dimnih gasova. Izvr{ene su hemijske analize mazuta, depozita i dimnih gasova, merewe ph vrednosti rastvora depozita i kvalitativna opti~ko-mikroskopska analiza depozita. Pored toga su definisani i uslovi pod kojima je postrojewe radilo. Rezultati su pokazali zna~ajne koli~ine gvo` a u depozitu, kao i nisku ph vrednost rastvora depozita. O{te}ewa cevi su najverovatnije bila posledica niskotemperaturnih korozionih procesa u toku rada i u periodima prekida rada postrojewa. Pretpostavka je da je koroziono o{te- }ewe kotlovskih cevi bilo intenzivnije u periodima prekida rada postrojewa. Kqu~ne re~i: vrelovodna kotlovska postrojewa, mazut, depozit, niskotemperaturna korozija, dijagnostika Analize pokazuju da }e u narednih 20 godina potrebe stanovni{tva za elektri~nom energijom porasti za 60% [1]. S obzirom na dominantnu ulogu fosilnih goriva, kada je re~ o proizvodwi elektri~ne energije, o~ekuje se da }e wihova primena sa sada{wim stepenom ekonomskog i industrijskog razvoja u budu}nosti biti ve}a. Problemi sagorevawa te{kih goriva tipa mazuta su povezani sa emisijom {tetnih gasova i korozijom materijala [3]. Zato je posledwih nekoliko dekada poja~ana zainteresovanost nau~ne javnosti i kompanija u ovoj oblasti za smawewem negativnih uticaja koji se ispoqavaju tokom procesa sagorevawa te{kih goriva kako bi wihova primena bila odr`iva. U literaturi kao glavni agensi korozije materijala sa strane dimnih gasova se navode hemijski elementi natrijum, volfram i sumpor, 251

2 koji se nalaze u te{kim gorivima tipa mazuta u razli~itim hemijsko-strukturnim formama [2 4, 6, 7]. U postrojewima koja rade bez prekida i koja kao radni fluid koriste pregrejanu vodenu paru mogu}a je istovremena pojava visokotemperaturne i niskotemperaturne korozije. J. Barosso, et al. su vr{ili ispitivawa ovih vidova na laboratorijskom i nivou celog postrojewa, kao i proces formirawa cevnih depozita [2, 5]. Pored ovih postoje i ispitivawa drugih autora na postrojewima sli~nog tipa [3, 6, 7]. S. Bludszuweit, et al. su objavili pregledni rad u kome daju obja{wewe mogu}ih uslova za pojavu visokotemperaturne korozije [8]. Kada je temperatura povr- {ine metalnih cevi kroz koje se razmewuje toplota sa radnim fluidom iznad 873 K i odnos Na/V u oksidu deponovanom na povr{ini metala izme u 0,15 i 0,45 [9] tada postoje uslovi da se degradacija cevi odvija mehanizmom visokotemperaturne vanadijumske korozije. U postrojewima koja kao radni fluid koriste vrelu vodu, a koja }e biti predmet razmatrawa u ovom radu (tabl. 1), u normalnim uslovima rada pojava visokotemperaturne korozije je iskqu~ena, zbog ni`ih temperatura koje vladaju na povr{inama metala kroz koje se Tablica 1. Tehni~ki parametri vrelovodnog kotlovskog postrojewa Godina proizvodwe Vrsta goriva Maksimalna snaga Radni fluid Radni pritisak Ulazna temperatura radnog fluida Izlazna temperatura radnog fluida ostvaruje razmena toplote izme u dimnih gasova i radnog fluida. U ovim postrojewima, u zavisnosti od re`ima rada (bez prekida ili sa periodima prekida u radu) mogu}a je pojava dva vida niskotemperaturne korozije sa strane dimnih gasova: cold-end i dew point. Mehanizam odvijawa ovih vidova korozije je sli~an, dok kinetika procesa mo`e da se razlikuje, a s tim i nivo i vrsta o{te}ewa koje prouzrokuju. Termin cold-end korozija se u literaturi ~esto odnosi na koroziju hladnih delova postrojewa koja otpo~iwe nakon kondenzovawa para kiselina iz dimnih gasova i wihovog deponovawa na povr{ine metala u toku rada postrojewa. Terminom dew point korozija ozna~en je korozioni proces koji otpo~iwe nakon kondenzovawa vodene pare iz vazduha i reakcije depozita sa kondenzatom u periodu prekida rada postrojewa. Razlika je terminolo{ke prirode i uvedena je zbog jednostavnosti i razlikovawa korozionih procesa koji se odvijaju u toku rada i u periodima prekida rada postrojewa. Istra`ivawa su pokazala da su od posebnog zna~aja za pojavu cold-end korozije udeli vodene pare i SO 3 u dimnim gasovima, kao i temperatura povr{ine metalne cevi [10, 11]. Za pojavu dew point korozije je va`na sposobnost depozita da u reakciji sa kondenzovanom vodenom parom stvori sredinu u kojoj }e do}i do odvijawa samog procesa [11]. Na{a prethodna iskustva su vezana za ispitivawa prirode o{te}ewa ekranskih cevi vrelovodnog kotlovskog postrojewa sa strane vode [12]. U ovom radu je ispitan uzrok o{te}ewa cevi ekonomajzerskog dela sa strane dimnih gasova. Postro- 252 Mazut 11,6 MW Vrela voda 1,6 MPa 363 K 413 K

3 jewe je funkcionisalo sa periodi~nim prekidima u radu. Te`i{te ispitivawa je stavqeno na karakterizaciju depozita, mazuta, gasovitih produkata sagorevawa i uslova sredine koji su mogli da vladaju tokom rada postrojewa. Eksperimentalni detaqi Izvr{en je vizuelni pregled vrelovodnog kotlovskog postrojewa. Napravqen je fotografski zapis ekonomajzerskog dela postrojewa u kome su prime}ene pove}ane naslage (depoziti) na cevima eko-paketa. Reprezentativni deo cevi eko-paketa, vidno prekriven debqim slojem omota~a od naslaga, je izva en se~ewem. Uzorkovawe depozita za analizu u obliku praha obavqeno je polimernim alatom, pa`qivo i nasumi~no sa povr{inskih slojeva omota~a od naslaga. Pri tome nije do{lo do mehani~kog kontakta polimernog alata sa povr{inom cevi ispod naslaga. Uzorak depozita nije mehani~ki i/ili hemijsko-termi~ki tretiran, kako bi zadr`ao originalnu veli~inu ~estica, fazno-strukturne i hemijske osobine. Nakon uzorkovawa, prah depozita je analiziran opti~kom mikroskopijom. Potom je ura ena hemijska analiza na procentualni maseni sadr`aj Na, Mg, V, Ni, Mn, sulfatnih vrsta, slobodne sumporne kiseline i odre ena je ph vrednost 3%-nog rastvora depozita. Hemijski sastav 1 kg te~nog goriva tipa mazuta, koje je te grejne sezone kori{}eno, analiziran je na sadr`aj Na, V i S. Odre ena je dowa toplotna mo} goriva, ugqeni~ni ostatak, sadr`aj vode i taloga (tabl. 2). Merewa sastava dimnih gasova i tem per a ture u ta~ki u kojoj gasovi napu{taju postrojewe su obavqana tokom grejne sezone. Reprezentativni rezultati ovih merewa, kao i hemijski sastav materijala od koga su cevi eko-paketa napravqene, su prikazani u tabl. 3 i 4. Tablica 2. Rezultati ispitavawa mazuta Osobina Vrednost Metoda Dowa toplotna vrednost 40,9006 MJ/kg DIN Gustina na 15 C 0,9599 g/cm 3 SRPS B.H8.015 Sadr`aj sumpora 1,958 2,890% [m/m] SRPS ISO 8754 Sadr`aj vlage i taloga <0,1% [v/v] SRPS B.H8. 150/83 Ugqeni~ni ostatak 8,34% [m/m] SRPS ISO Sadr`aj natrijuma 29,50 mg/kg UOP 800/79 Sadr`aj vanadijuma 98,59 mg/kg UOP 800/79 Rezultati Radni uslovi kojima su izlo`ene cevi vrelovodnog kotla sa plameno-dimne strane su definisani temperaturom i sastavom produkata sagorevawa kori{}enog 253

4 goriva. Temperatura produkata sagorevawa opada po toku gasova, od lo`i{ta, koje predstavqa termi~ki najoptere}eniju zonu, do zagreja~a vode. Izmerene vrednosti tem per a ture u ta~ki u kojoj dimni gasovi napu{taju kotlovsko postrojewe u toku grejne sezone su se kretale u intervalu izme u 593 K i 643 K. Hemijska analiza mazuta je pokazala da su elementi Na, V i S, koji se smatraju glavnim agensima niskotemperaturne korozije u kotlovskim postrojewima, u koli- ~inama koje se mogu smatrati dovoqnim za nastajawe korozionih procesa (tabl. 2) [2]. Mazut analiziranog hemijskog sastava se u literaturi obi~no naziva niskovanadijumskim mazutom (reg u lar low-va na dium fuel oil). Izmereni procentualni sadr`aj sumpora je iznosio od 1,958 mas.% do 2,890 mas.%. To ukazuje na mogu}nost da je tokom grejne sezone kori{}en mazut razli~itog kvaliteta. Sadr`aj Na (29,5 mg/kg) i V (98,59 mg/kg) odgovaraju koli~inama pri kojima ovi elementi mogu u zna~ajnoj meri da doprinesu niskotemperaturnim korozionim procesima [2]. Prose~ni sastav dimnih gasova koji je izmeren tokom grejne sezone dat je u tabl. 3. Tablica 3. Maseni sastav dimnih gasova pri maksimalnom optere}ewu vrelovodnog kotla Vrsta gasa CO 2 CO SO 2 NO NO 2 O 2 Udeo gasa 12,13% 20 ppm 283 ppm 283 ppm 0,0 4,97% Hemijski sastav ~elika P235G1TH (SRPS EN 50112:1994) od koga su cevi napravqene prikazan je u tabl. 4. Tablica 4. Hemijski sastav materijala cevi eko-paketa vrelovodnog kotla C max Si Mn max P max S max SRPS EN 50112:1994 0,17 0,10 0,350 0,40 0,05 0,05 Izmerene vrednosti 0,16 0,28 0,38 0,021 0,022 Na sl. 1 dat je prikaz zadweg dela ekonomajzera vrelovodnog kotlovskog postrojewa. Sredi{wi deo slike predstavqa plafon sa otvorom kroz koji dimni gasovi napu{taju ekonomajzerski deo, dok se na desnoj strani mogu primetiti cevi eko-paketa najve}im delom prekrivene braonkasto-`utim korozionim produktom, najverovatnije nekom formom oksida gvo` a (Fe x O y ). Pored Fe x O y mogu se primetiti i zna~ajne koli~ine depozita sivo-bele boje, koji mestimi~no prekriva povr{ine cevi u svim delovima eko-paketa, od poda do plafona, bez pravilnosti, kako je na slici prikazano. O{te}ewe cevi se vezuje za pojavu sivo-belog depozita. Na sl. 2 je prikazana izva ena cev eko-paketa sa koje je izvr{eno uzorkovawe depozita za potrebe analize. Reqef povr{ine omota~a od depozita je izrazito grub. Povr{inski slojevi se karakteri{u izra`enom makroporozno{}u i vrlo lako se uklawaju polimernim alatom, {to ukazuje na slabiju koheziju ~estica depozita i 254

5 Slika 1. Zadwi deo ekonomajzera (pogled na plafon) Slika 2. Cev eko-paketa vrelovodnog kotlovskog postrojewa sa povr{inskim depozitom na to da je ve} tada bilo mogu}e dobiti fini prah depozita za analizu. Me utim, te`ina uklawawa depozita je bila sve ve}a idu}i ka granici depozit/ /metalna cev u radijalnom pravcu. Rezultati ispitivawa depozita dati su u tabl. 5. Procentualni sadr`aji elemenata Na i V, se mogu smatrati povi{enim u odnosu na wihov sadr`aj u mazutu. Procentualni sadr`aj Fe iznosi oko 30%. Ova vrednost je zna~ajna s obzirom da normalno mazut ne sadr`i Fe u ve}im koli~inama, ve} na nivou ne- ~isto}a, koje mogu biti posledica skladi{tewa u ~eli~nim rezervoarima. Izmerene Tablica 5. Rezultati ispitivawa depozita Parametar Sadr`aj [%] Metoda Na 0,1654 Mg 0,0314 V 0,510 DM 10-0/13 Ni 0,270 Mn 0,153 Fe 29,60 2 SO 4 51,51 DM 10-0/16 HCO 3 <0,05 DM 10-0/29 2 CO 3 <0,025 DM 10-0/29 Slobodna H 2 SO 4 3,70 ph (3%-ni rastvor depozita) 1,75 2,68 Potenciometrijska metoda 255

6 vrednosti ph su se kretale u intervalu izme u 1,75 i 2,68. Analiza pokazuje da se oko polovine depozita sastoji iz sulfatnih jediwewa. Slika 3 predstavqa mikrofotografiju analiziranog praha depozita sa pribli`no originalnom veli~inom ~estica (koju je imao pre uzorkovawa sa ise~ene cevi eko-paketa). Dimenzije ~estica variraju od nekoliko m do pribli`no 50 m. Pored toga rezultati ukazuju na mogu}nost da pojedina~ne ~estice praha depozita u stvari predstavqaju kompleksne agregate (sme{e) razli~itih jediwewa, {to je ~est slu~aj kada su depoziti u kotlovskim postrojewima u pitawu. Diskusija Sve mere koje se preduzimaju u ciqu smawewa negativnih uticaja korozionih procesa u kotlovskim postrojewima se uglavnom svode na smawewe uticaja {tetnih primesa u gorivima, a to se naj~e{}e izvodi smawewem wihovog sadr`aja i/ili wihovim prevo ewem u mawe {tetne oblike i/ili pove}awem ph vrednosti sredine. U prvom redu se misli na {tetne primese S i V kod postrojewa koja koriste mazut kao gorivo ili preciznije na {tetne produkte procesa sagorevawa mazuta, SO 3(g) i vanadijumove okside. Postoji ~itav spektar mera koje se mogu preduzeti za ubla`avawe korozije u kotlovskim postrojewima, ali nisu sve podjednako efikasne. Razlozi su uglavnom ekonomske prirode ili slo`enost wihovog sprovo ewa. Da bi se primenila bilo koja mera za ubla`avawe negativnog uticaja korozionih procesa i pravilno odredila o{te}ewa, neophodno je utvrditi mehanizam procesa stvarawa depozita i uslove sredine pri kojima se on odvija. Proces stvarawa depozita se mo`e, u odre enoj meri, objasniti identifikacijom komponenata depozita. Po{to se sagorevawe u kotlovskom postrojewu odvija u oksidacionoj atmosferi (vi{ak vazduha) razmatrani su slu~ajevi reakcija izme u produkata koji nastaju samo pod tim uslovima. Hemijska analiza depozita je pokazala da je maseni udeo sulfatnih jediwewa bio ne{to iznad 50%, i da su pored toga na eni karbonati i bikarbonati, ~ija ukupna koli~ina nije prelazila jedan promil. Komponente koje su ~inile ostatak depozita nisu identifikovane i one }e kasnije biti razmatrane sa teorijskog stanovi{ta. Sulfatna jediwewa sadr`ana u depozitu su, zbog jednostavnosti, podeqena na dve grupe. Zbog svoje specifi~nosti, prvu grupu ~ini sulfat gvo` a (FeSO 4 ), a drugu, sulfati alkalnih, zemnoalkalnih i ostalih elemenata. Potrebno je odrediti mogu- }i na~in nastanka sulfata prve i druge grupe, {to }e za posledicu imati jasniji odgovor na pitawe {ta je dovelo do pojave o{te}ewa cevi eko-paketa. FeSO 4, generalno, mo`e nastati na dva mogu}a na~ina. Prvi je u reakciji oksida gvo` a sa 256 Slika 3. Slojeviti miks agregat anhidridskog sastava; propu{tena svetlost, imerzija, X N (unakrsno polarizovana svetlost)

7 SO 3(g), a drugi, u niskotemperaturnom korozionom procesu koji se mo`e prikazati slede}om sumarnom reakcijom [5, 11]: Fe (s) + H 2 SO 4(aq) = FeSO 4(aq) + H 2(g) (1) Prvi na~in je malo verovatan iz vi{e razloga. Oksidi gvo` a mogu postojati na povr{inama metalnih cevi, kao rezultat atmosferske oksidacije ~elika, ili mogu nastati u procesu sagorevawa mazuta koji sadr`i Fe u tragovima, npr. kao rezultat skladi{tewa mazuta u ~eli~nim rezervoarima i dr. Jedini stabilni oksid gvo` a koji mo`e da reaguje sa SO 3(g) i oformi sulfat je FeO, s obzirom da je uloga stabilnog oksida Fe 2 O 3 da vr{i kataliti~ko stvarawe SO 3(g) u reakciji sa SO 2(g), kako }e kasnije biti pokazano. Koli~ine SO 3(g) u dimnim gasovima su male i iznose najvi{e nekoliko desetina ppm. SO 3(g) reaguje, pored FeO, sa H 2 O, oksidima alkalnih, zemnoalkalnih i drugih elemenata itd. I pored male koli~ine SO 3(g) u dimnim gasovima, samo mala frakcija te koli~ine je dostupna FeO da u reakciji oformi FeSO 4. To implicira da su malo verovatni uslovi za stvarawe cele koli~ine FeSO 4 ovim mehanizmom. Ne mo`e da se iskqu~i da je jedan deo FeSO 4 u depozitu nastao na ovaj na~in. S druge strane, za razliku od oksida, koli~ine Fe u ~eli~noj cevi mogu se smatrati neograni~enim izvorom za stvarawe FeSO 4. S obzirom da rastvor sumporne kiseline ostvaruje znatno boqi kontakt sa metalnom povr{inom cevi nego SO 3(g) i da korozioni procesi mogu biti jako intenzivni, pretpostavka je da je verovatno ve}a koli~ina FeSO 4 nastala mehanizmom koji je dat reakcijom (1). U uzorku depozita je izmerena zna~ajna koli~ina Fe i iznosila je oko 30% (tabl. 3). S obzirom na pretpostavku da je ve}i sadr`aj Fe u depozitu nastao u reakciji ~eli~ne cevi sa rastvorom sumporne kiseline, potrebno je analizirati uslove koji dovode do wene pojave i da li su oni u posmatranom postrojewu postojali. U ovom razmatrawu treba uzeti u obzir i to da je vrelovodno kotlovsko postrojewe radilo u re`imu sa periodi~nim prekidima u radu. U toku rada postrojewa u dimnim gasovima SO 3(g) reaguje sa H 2 O (g) stvaraju}i rastvor sumporne kiseline koji se kondenzuje i deponuje po povr{ini metalnih cevi [5, 10, 11, 13]. Kondenzacija rastvora sumporne kiseline iz dimnih gasova se odvija u trenutku kada temperatura povr{ine ~eli~nih cevi padne ispod ta~ke rose rastvora sumporne kiseline. Tada se o{te}ewe cevi odvija mehanizmom cold-end korozije tj. reakcijom (1). Ukoliko se uporedi in ter val tem per a ture radnog fluida (tabl. 1) sa ta~kom rose rastvora sumporne kiseline iz lit er a ture (pribli`no izme u 393 K i 433 K, {to zavisi od sadr`aja H 2 O (g) i SO 3(g) u dimnim gasovima) i pretpostavi da je temperatura povr{ina cevi jednaka temperaturi radnog fluida, dolazi se do zakqu~ka da su uslovi za pojavu cold-end korozije najverovatnije bili ispuweni. Sulfati alkalnih i zemnoalkalnih elemenata (druga grupa sulfata), pre svih Na, K, Mg i Ca nastaju reakcijama (2) i (3) wihovih oksida sa SO 3(g) u dimnim gasovima. Wihovo stvarawe je zna~ajno sa aspekta stvarawa depozita koji u periodu prekida rada postrojewa mo`e u reakciji sa vodom da stvara rastvor sumporne kiseline, {to se mo`e objasniti na slede}i na~in [11]: 257

8 X 2 O (s) + SO 3(g) = X 2 SO 4(s) ; X = Na, K, (2) YO (s) + SO 3(g) = YSO 4(s) ; Y = Mg, Ca, (3) U periodima prekida rada kotlovskog postrojewa, kada se pri hla ewu postrojewa dostigne ta~ka rose vodene pare, vlaga iz vazduha se kondenzuje po povr{ini metalnih cevi. Zatim reaguje sa sulfatima druge grupe (oformqenim tokom rada postrojewa), kada nastaje rastvor sumporne kiseline. Tada ph vrednost sredine opada, a o{te}ewe materijala se odvija procesom (reakcija 1) koji smo ozna- ~ili sa dew point korozija (stvara se kisela sredina). U ovom slu~aju se ka`e da depozit reaguje kiselo ili se jednostavno zove kiseli depozit. ph vrednost 3%-nog rastvora uzorka depozita je pokazateq da li mo`e da do e do ovog tipa korozije. Izmerene vrednosti, prikazane u tabl. 3, takvu mogu}nost potvr uju. Najve}i uticaj na niskotemperaturnu koroziju ima jediwewe SO 3(g) pa je va`no s te strane osvrnuti se na proces obrazovawa ovog jediwewa koje se mo`e ostvariti prema reakcijama (4 6): SO 2(g) + 1/2 O 2(g) SO 3(g) (4) SO 2(g) + Fe 2 O 3(s) 2FeO (s) + SO 3(g) (5) SO 2(g) + V 2 O 5(s) V 2 O 4(s) + SO 3(g) (6) Tada kataliti~ko dejstvo V 2 O 5(s) u obliku ~estica u dimnim gasovima ili deponovanog po cevima, kao i Fe 2 O 3(s) na povr{ini metalnih cevi, dolazi do izra- `aja. [to je vi{i sadr`aj SO 3(g), zasi}enost dimnih gasova sa wima je ve}a, pa je i temperatura (ta~ka rose) pri kojoj mo`e do}i do kondenzovawa sumporne kiseline linearno vi{a [5]. Pove}ani sadr`aj SO 3(g) uti~e aktivnije na proces formirawa depozita koji }e sadr`ati sul fate sposobne da reaguju kiselo u periodima prekida rada postrojewa. Ve}i sadr`aj sulfata, koji mogu da hidrolizuju i stvaraju vodoni~ne jone, zna~i i ni`e vrednosti ph depozita za vreme prekida rada postrojewa, a time i intenzivniju degradaciju materijala od koga su cevi na~iwene. Na pove}awe sadr`aja SO 3(g) u dimnim gasovima najvi{e uti~u vi{ak kiseonika za sagorevawe, sadr`aj oksida V i Fe, sadr`aj SO 2(g) u dimnim gasovima, pa time i sumpora u mazutu. Sadr`aj H 2 O (g) u dimnim gasovima je bitan jer vodena para u~estvuje sa SO 3(g) u reakciji formirawa sumporne kiseline. [to je sadr`aj vlage u dimnim gasovima ve}i, to su i uslovi za kondenzovawe povoqniji i temperatura pri kojoj }e do}i do kondenzacije }e biti vi{a (ta~ka rose). Prisustvo mawih ~estica depozita je va`no sa stanovi{ta wihovog kataliti~kog dejstva na stvarawe SO 3(g). Male ~estice efikasnije obavqaju konverziju SO 2(g) u SO 3(g) prema reakcijama (5) i (6). Te ~estice prelaze ve}a rastojawa sa dimnim gasovima na putu kroz postrojewe, pa je i wihovo dejstvo dugotrajnije za razliku od ve}ih ~estica, a prilikom deponovawa na cevima eko-paketa daju ve}u povr{inu na kojoj se efikasnije obavqa kataliti~ka konverzija SO 2(g) u SO 3(g). 258

9 Depozit na kotlovskim cevima predstavqa vrlo slo`en sistem koji se pored sulfata mo`e sastojati iz niza drugih komponenata [14]. Koje su to komponente pre svega zavisi od procesa formirawa depozita i uslova pod kojima se odvija. Zbog toga je vrlo va`no izvr{iti wegovu {to precizniju karakterizaciju, {to zahteva primenu vi{e razli~itih metoda ispitivawa. Poznavawem komponenata od kojih je sa~iwen depozit mo`e da se utvrdi da li u sistemu dolazi do korozionih o{te}ewa, kao i koja je priroda tih o{te}ewa. Samo na osnovu hemijske analize nije mogu}e precizno definisati sve komponente depozita. Na primer, ukoliko je hemijskom analizom utvr eno prisustvo sulfata u depozitu, ne mo`e se konkretno utvrditi o kojim vrstama sulfata je re~, {to mo`e biti od bitnog zna~aja za definisawe mehanizma o{te}ewa. Ukoliko se odrede procentualni udeli elemenata u depozitu koji mogu da ~ine sul fate, kao npr. Fe, Na, K, Mg i Mn, onda se na teorijskoj osnovi mogu pretpostaviti mogu}e kombinacije. Me utim, pomenuti elementi su sposobni da formiraju proste i kompleksne okside, {to unosi dodatne te{ko}e u analizi. Daqe, specifi~ni uslovi koji vladaju u vrelovodnim kotlovskim postrojewima prouzrokuju velike brzine hla ewa na metalnim cevima, a niske tem per a ture cevi nisu pogodne za kristalizaciju odre enih faza, {to implicira da neka jediwewa mogu biti u amorfnom stawu. Ovakve faze ne mogu biti otkrivene pojedinim tehnikama. Ako se uzme u obzir da se neka hemijska jediwewa, poput vanadijumovih oksida, nalaze u vrlo malim koli~inama, a predstavqaju vrlo va`nu komponentu za odre ivawe mehanizama o{te}ewa, onda je jasno da primena sada{wih standardnih metoda jediwewa nije dovoqna. Zakqu~ak U radu je ispitan uzrok nastanka o{te}ewa na cevima vrelovodnog kotlovskog postrojewa u ekonomajzerskom delu na osnovu karakterizacije mazuta, depozita sa kotlovskih cevi, dimnih gasova i uslova pod kojima je postrojewe radilo. O{te}ewe cevi eko-paketa je najverovatnije posledica niskotemperaturnih korozionih procesa koji su se javqali u toku rada kotlovskog postrojewa (cold-end korozija) i u periodima prekida rada postrojewa (dew point korozija). Povi{en sadr`aj gvo` a, niska vrednost ph 3%-nog rastvora depozita, kao i visok sadr`aj sumpornih jediwewa to potvr uju. Prisustvo ~estica natrijuma i vanadijuma u depozitu ukazuje na wihovu zna~ajnu ulogu tokom odvijawa korozionih procesa. Nije bilo mogu}e precizno utvrditi koji korozioni proces dominira, ali se pretpostavqa da je koroziono o{te}ewe kotlovskih cevi bilo intenzivnije u periodima prekida rada postrojewa. Zahvalnica Rad je ura en u okviru realizacije projekta Istra`ivawe mogu}- nosti optimizacije rada i revitalizacije habaju}ih delova ventilacionog mlina termoelektrane Drmno-Kostolac, koji je sufinansiran od strane Ministarstva nauke i tehnolo{kog razvoja Republike Srbije. 259

10 Literatura [1] ***, EIA, International Energy Outlook 2000, Energy Information Administration, US De - partment of Energy, Washington, 2000 [2] Barroso, J., Barreras, F., Ballester J., Be hav iour of a High-Ca pac ity Steam Boiler Us ing Heavy Fuel Oil, Part I: High Tem per a ture Cor ro sion, Fuel Procesing Technology, 86 (2004), 22, [3] Rahman, M. M., et al., Evaluation of Fuel Chemical Additives to Reduce Corrosion and Stack Emission in SWCC Power Plants, Pre sented at 4 th SWCC Acquired Experience Symposium, Jeddah, Saudi Ara bia, 2005 [4] Wright, I. G., Hot Cor ro sion in Coal- and Oil-Fired Boil ers, Chap ter: Cor ro sion in Fos sil Fuel Power Plants, in: Metal Hand book, 1987, Vol. 13/I, 995 [5] Barreras, F., Barroso, J., Be hav iour of a High-Ca pac ity Steam Boiler Us ing Heavy Fuel Oil, Part II: Cold-End Cor ro sion, Fuel Procesing Technology, 86 (2004), 2, [6] Ma yan Kutty, P. C., Dalvi, A. G., Eval u a tion of Chem i cal Fuel Ad di tives to Con trol Cor ro sion and Emis sion in Dual Pur pose Desal/Power Plants, Pre sented at IDA Con fer ence, Abu Dhabi, 1995 [7] Andijani, I., Malik, A. U., Sul fur and Va na dium In duced Hot Cor ro sion of Boiler Tubes, Sa - line Wa ter Con ver sion Cor po ra tion, Re search & De vel op ment Cen ter, Pre sented at Chem - is try & In dus try Con fer ence, King Saud Uni ver sity, Ri yadh, 2004 [8] Bludszuweit, S., et al., Mechanisms of High Temperature Corrosion in Turbochargers of Mod - ern Four-Stroke Ma rine En gines, Proceedings, Motor Ship Conference, Amsterdam, 2000, 1-22 [9] Vögtle, G., Einsatz von Kraftstoffen schlechter Qualität in Dieselmotoren, Schiff & Hafen, (1978), 8, [10] Ganapathy, V., Cold End Cor ro sion: Causes and Cures, Hydrocarbon Processing, 68 (1989), Jan., [11] O{qanac, B., Neki korozioni problemi plameno dimne strane kotla, Integritet i vek konstrukcija, 7 (2007), 2, [12] Katavi}, B., Jegdi}, B., Analiza o{te}ewa ekranskih cevi lo`i{ta vrelovodnog kotla, Zavarivawe i zavarene konstrukcije, 52 (2007), 4, [13] Huijbregts, W. M. M., Leferink, R., Lat est Ad vances in the Un der stand ing of Acid Dew Point Corrosion: Corrosion and Stress Corrosion Cracking in Combustion Gas Condensates, Anti-Corrosion Methods and Materials, 51 (2004), 3, [14] Otsuka, N., Ef fects of Fuel Im pu ri ties on the Fire side Cor ro sion of Boiler Tubes in Ad vanced Power Generating Systems a Thermodynamic Calculation of Deposit Chemistry, Corrosion Sci ence, 44 (2002), 2,

11 Ab stract Low-Tem per a ture Cor ro sion in Wa ter Boiler Sys tems by Bojan GLIGORIJEVI], Bore JEGDI], Mirjana PRVULOVI], Milan PROKOLAB, Boris KATAVI], and Dragan JOVANOVI] GO[A Institute, Bel grade, Serbia Dur ing the ex ploi ta tion steel tubes were dam aged in economizer of the wa ter boiler sys tem, which works in the re gime with pe ri odic shut downs. The aim of this work was to de ter mine the cause of steel-tubes dam age on the flue gas side of the wa ter-boiler system. Chem i cal anal y sis of heavy fuel oil, deposite and flue gases were em ployed, ph measurements of deposit water solution as well as qualitative optical microscopy. Addi - tion ally, the wa ter-boiler work ing con di tions were an a lyzed. Re sults have shown sig nif i - cant pres ence of Fe spe cies in deposite and low ph val ues of deposite so lu tion. Dam ages were prob a bly caused by the low tem per a ture cor ro sion. The as sump tion is that the dam - ages were more in ten sive during the water boiler shut downs periods. Key words: wa ter boiler systems, heavy fuel oil, deposite, low temperature corrosion, diagnostics Odgovorni autor / Corresponding author (B. Gligorijevi}) bojan.gligorijevic@institutgosa.rs 261