新型不锈钢材料在生物质锅炉烟气侧的耐高温腐蚀研究

摘要

生物质电厂是一种重要的、绿色的、可再生能源的利用设施，具有非常环保、高效的应用前景。但由于其燃料中含有高量的碱性物质，在利用焚烧生物质燃料发电过程中形成的碱金属氯化物附着在锅炉水冷壁、过热器等换热管管壁上，在高温环境下，使管壁发生严重的热腐蚀，限制蒸气参数的提高，每年都会使生物质电厂造成较大的经济损失。国内对于生物质电厂锅炉管材腐蚀的研究尚在起步阶段，大部分还是在借鉴国外的研究成果，以及针对国内生物质锅炉管材的运行状态进行分析探讨，没有形成针对性的研究体系，因此研究生物质锅炉管道的腐蚀问题具有重要意义。
　　本文针对生物质电厂锅炉烟气测的高温碱性腐蚀环境，对沈阳金属研究所设计、研发的四种新型不锈钢材料进行高温氧化实验、高温腐蚀实验以及熔盐电化学实验。通过高温氧化动力学、高温腐蚀动力学定性分析新型不锈钢材料的抗腐蚀性能，采用金相显微镜、SEM、EDS、XRD对腐蚀后的材料进行表征分析。利用Origin8.0、jade、CView等软件对数据进行拟合分析处理。并通过与其他相关研究的材料以及常用材料TP316进行了性能比较，得出了以下结论:
　　(1)四种新型不锈钢材料在700℃高温氧化实验中均显示出了较好的抗氧化腐蚀性能，增重变化量集中在了0.05～0.5mg/cm2，优于以往试验材料。
　　(2)与传统的TP316材料以及高铬材料1xx、2xx相比，新型不锈钢材料在高温氧化试验和高温腐蚀试验中均显示出较大的优势，目前可能更适合做为生物质电厂过热管材料，其优劣顺序为:ww2xx＞ww3xx＞ww4xx＞1xx＞ww1xx＞2xx＞TP316。
　　(3)高温熔盐腐蚀体系中，ww2xx材料初期腐蚀较快，电化学反应速度受氧化剂粒子在熔盐/试样界面中的扩散控制;实验后期ww2xx材料表面逐渐形成FeCr2O4晶尖石型氧化膜，腐蚀速率显著降低，反应速度主要受金属腐蚀荷电粒子在氧化膜中的迁移速率来控制。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 生物质直燃发电技术的发展及运用

1．3 国内生物质直燃发电的现状与前景

1．3．1 国内生物质直燃发电的现状

1．3．2 国内生物质直燃发电的前景

1．4 生物质发电机组锅炉烟气侧的腐蚀问题

1．4．1 生物质燃料的燃烧特性

1．4．2 生物质锅炉烟气侧管道的腐蚀机理

1．5 生物质锅炉烟气侧管道腐蚀研究现状

1．5．1 生物质锅炉烟气侧管道腐蚀的影响因素

1．5．2 生物质锅炉管材腐蚀相关研究

1．5．3 生物质锅炉管材高温腐蚀防护措施

1．6 研究内容及意义

第二章 新型不锈钢材料高温腐蚀实验

2．1 实验设备及方案

2．1．1 实验材料介绍

2．1．2 实验设备及所用试剂

2．1．3 实验内容及方法

2．2 高温氧化实验结果

2．2．1 实验数据

2．2．2 结果分析

2．3 高温腐蚀实验结果

2．3．1 实验数据

2．3．2 结果分析

2．4 本章小结

第三章 高温耐腐蚀性能分析及讨论

3．1 对比材料介绍

3．2 高温氧化实验结果对比

3．2．1 氧化动力学曲线分析

3．2．2 高温氧化实验SEM分析

3．2．3 高温氧化实验EDS分析

3．3 高温腐蚀实验结果对比

3．3．1 腐蚀动力学曲线分析

3．3．2 高温腐蚀实验SEM分析

3．3．3 高温腐蚀实验腐蚀产物及机理分析

3．4 本章小结

第四章 新型不锈钢材料熔盐电化学实验及分析

4．1 实验材料及所用仪器

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验所需试剂

4．1．3 实验所用仪器

4．2 试样及电极制备

4．2．1 试样制备

4．2．2 电极、坩埚制备

4．3 熔盐电化学实验内容

4．4 熔盐电化学实验结果分析

4．4．1 腐蚀电位测量结果

4．4．2 电化学阻抗谱测量结果

4．4．3 塔菲尔曲线测量结果

4．5 熔盐电化学实验表征分析

4．5．1 形貌分析

4．5．2 腐蚀产物分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

附录