烟气脱硝剂尿素溶液对锅炉炉管的腐蚀机理分析

 在SNCR烟气脱硝工艺中，通常采用氨水或尿素溶液作为脱硝剂，直按喷入高温烟气中与烟气中的NOx反应生成N2而达到脱硝的目的。尿素并不会对锅炉炉管产生腐蚀作用，但尿素溶液的水解物和热分解物却对炉管有很强的腐蚀作用。

尿素的水解反应：

CO(NH2)2→NH4CNO→NH3+HCNO

HCNO→H⁺+CNO^-

HCNO是一种弱酸，CNO-是一种在酸性条件下具有很强配位能力的络合剂，能与铁离子形成配合物而加速保护膜的破坏。

尿素的热分解反应:

CO(NH2)2 + H2O →CO2 + 2NH3

热力锅炉炉管通常采用20G碳素钢，高温作用下会在其表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O4等保护性氧化物膜。正常情况下，喷入炉膛烟气中的尿素溶液受热分解为氨气和二氧化碳，不会对炉管造成严重的腐蚀，如果尿素喷入管设计不当，就会有尿素溶液直接淋在炉管表面。在温度作用下，尿素生成的酸性HCNO与炉管表面的氧化物直接发生化学反应，CNO-的强配位能力又加速了化学腐蚀的过程。同时，尿素受热分解出的NH3具有多重腐蚀效果。一方面，NH3是一种较强的配位体，可以与20G碳素钢中的铬产生络合反应加速腐蚀；另一方面，NH3会破坏保护膜与基体金属之间的双电荷平衡结构，降低了电极电位，更容易发生腐蚀。

氨的配位反应：

Cr³⁺+6NH3→Cr(NH3)6³⁺

配位反应发生以后，导致晶相组织间铬元素含量的不一致，从而进一步引发贫铬晶间腐蚀。

有氧参与的电化学腐蚀过程：

阳极，金属溶解变成金属离子进入溶液中；

Fe→Fe²⁺+2e

阴极，电子被溶液中的H+和O2结合；

2H⁺+2e→H₂ 

O₂+2H₂O+4e→4OH^－（中性或碱性体系）

O₂+4H⁺+4e→2H₂O（酸性体系）

炉管表面分解生成的NH3与烟气中的SO2、SO3反应生成亚硫酸铵、硫酸铵及烟气中的灰尘形成污垢覆盖在炉管表面，破坏了炉管与烟气之间的介质平衡状态，造成垢下腐蚀。

低温酸性条件下CO2对炉管也会造成腐蚀作用。炉管表面的水溶液吸收烟气中的CO2形成碳酸了可直接腐蚀炉管。

Fe+2CO2+H2O→Fe(HCO3)2+H2

Fe(HCO3)2→FeCO3+CO2+H2O

Fe+H2CO3→FeCO3+H2

除了上述几种腐蚀机理以外，在炉管表面还会存在水汽腐蚀、湿H2S腐蚀、氯离子等多种电化学腐蚀作用。

为了解决SNCR烟气脱硝工艺中尿素溶液对炉管的腐蚀，一是可以合理设备喷入管的位置，二是加设挡流板，三是炉管表面喷涂高效的防腐涂层。

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