JPH11293411A - Air heater of trash incineration equipment and steel therefor - Google Patents

Air heater of trash incineration equipment and steel therefor

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JPH11293411A
JPH11293411A JP9489698A JP9489698A JPH11293411A JP H11293411 A JPH11293411 A JP H11293411A JP 9489698 A JP9489698 A JP 9489698A JP 9489698 A JP9489698 A JP 9489698A JP H11293411 A JPH11293411 A JP H11293411A
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JP
Japan
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steel
air heater
corrosion
heat transfer
exhaust gas
Prior art date
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Application number
JP9489698A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Azuma
茂樹 東
Masayuki Sagara
雅之 相良
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11293411A publication Critical patent/JPH11293411A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air heater of trash incineration equipment high in dew point resistance and to provide a steel used therefor. SOLUTION: Stainless steel contg., by weight, <=0.1% C, 0.1 to 1.0% Si, 0.1 to 2.0% Mn, 20.0 to 28.0% Cr and 3.0 to 7.0% Mo in steel and satisfying [Cr]+3×[Mo]>=35 is used for the heat transmitting member of an air heater of trash incineration equipment. In the case of duplex stainless steel, it may have a compn. contg. 25.0 to 28.0% Cr, 3.0 to 4.0% Mo and 6.0 to 9.0% Ni, and satisfying [Cr]+3×[Mo]>=35.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はごみ焼却設備に使用
する空気加熱器およびこの空気加熱器に用いる鋼材に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air heater used for refuse incineration equipment and a steel material used for the air heater.

【0002】[0002]

【従来の技術】重油や石炭を燃料とする火力発電所のボ
イラや窯業、鉄鋼業等の加熱炉では、排ガス中の顕熱を
回収するため燃焼用空気との熱交換を行う空気加熱器が
設けられている。特に、近年の省エネ対策、環境対策の
面から低温排ガスの顕熱回収ニーズが高まっている。
2. Description of the Related Art In a boiler of a thermal power plant using heavy oil or coal as a fuel, or a heating furnace of a ceramic or steel industry, an air heater for exchanging heat with combustion air to recover sensible heat in exhaust gas is used. Is provided. In particular, the need for sensible heat recovery of low-temperature exhaust gas has increased in recent years from the viewpoint of energy saving measures and environmental measures.

【0003】低温排ガスの顕熱回収には露点腐食の問題
がある。特に、空気加熱器のように、常温空気と低温排
ガスとの熱交換を行う場合には、伝熱面が低温になるた
め露点腐食の問題が大きくなる。
[0003] Sensible heat recovery of low temperature exhaust gas has a problem of dew point corrosion. In particular, in the case of performing heat exchange between normal-temperature air and low-temperature exhaust gas as in an air heater, the problem of dew-point corrosion increases because the heat transfer surface is at a low temperature.

【0004】露点腐食には主として、S(硫黄)分によ
る硫酸露点腐食と、Cl(塩素)分による塩酸露点腐食
とがある。
[0004] Dew point corrosion mainly includes sulfuric acid dew point corrosion due to S (sulfur) content and hydrochloric acid dew point corrosion due to Cl (chlorine) content.

【0005】硫酸露点腐食は化石燃料中に含まれるSが
燃焼によって酸化されて、亜硫酸ガス(SO2 )さらに
は無水硫酸(SO3 )となり、排ガス中の水分が凝縮し
た水とで亜硫酸(H2 SO3 )あるいは硫酸(H2 SO
4 )水溶液を生成することに起因する。水分を含む排ガ
ス中に少量のSO3 が含まれると露点が大幅に高くな
り、水分だけの場合には結露を生じない80〜140℃
の温度でも、硫酸(H2SO4 )を含む水溶液が凝結す
る。
[0005] In sulfuric acid dew point corrosion, sulfur contained in fossil fuel is oxidized by combustion to form sulfurous acid gas (SO 2 ) and further to sulfuric anhydride (SO 3 ). 2 SO 3 ) or sulfuric acid (H 2 SO
4 ) Due to the formation of an aqueous solution. When a small amount of SO 3 is contained in the exhaust gas containing water, the dew point is significantly increased.
At this temperature, the aqueous solution containing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) condenses.

【0006】凝結硫酸水溶液の濃度は排ガス中の湿分、
硫酸の濃度および凝結面の温度に依存する。硫酸露点
は、SO3 および水蒸気の濃度から、文献(たとえば、
「火力原子力発電」Vol.47,No.8,p.89
2,図31)によって、おおよそ推定できる。一例とし
て、10%水分のみの露点は46℃であるが、この系に
10ppmのSO3 が含まれると露点は135℃まで上
昇し、その凝結水は約80%の硫酸を含む。このように
露点が上昇した燃焼排ガス中では水分だけから推定され
るよりはるかに高い温度で水分の凝結が生じ、その高濃
度硫酸溶液により鋼は腐食を受けることになる。これが
硫酸露点腐食である。
The concentration of the condensed sulfuric acid aqueous solution is determined by the moisture in the exhaust gas,
It depends on the concentration of sulfuric acid and the temperature of the condensing surface. The sulfuric acid dew point can be calculated from the concentration of SO 3 and water vapor in the literature (eg
“Thermal Nuclear Power Generation” Vol. 47, no. 8, p. 89
2, FIG. 31). As an example, the dew point of only 10% moisture is 46 ° C., but if this system contains 10 ppm of SO 3 , the dew point will increase to 135 ° C. and the condensed water will contain about 80% sulfuric acid. In the flue gas whose dew point has risen in this way, moisture condensation occurs at a temperature much higher than estimated from moisture alone, and the high-concentration sulfuric acid solution causes corrosion of the steel. This is sulfuric acid dew point corrosion.

【0007】ごみ焼却設備に関しても、エネルギーの有
効利用の観点から、空気加熱器を設けて低温排ガスから
の熱回収が指向されている。
[0007] Regarding waste incineration equipment, from the viewpoint of effective use of energy, an air heater is provided to recover heat from low-temperature exhaust gas.

【0008】ごみ焼却設備の排ガス中の硫黄酸化物は微
量であるため、硫酸露点腐食の問題は小さいが、ごみ中
に含まれる塩化ビニールなどが燃焼して塩化水素が生
じ、排ガス系統の低温部で凝結して塩酸水溶液を生成
し、塩酸露点腐食が問題となる。
[0008] The problem of sulfuric acid dew point corrosion is small because the amount of sulfur oxides in the exhaust gas from refuse incineration equipment is very small, but vinyl chloride and the like contained in the refuse are burned to generate hydrogen chloride, and the low-temperature portion of the exhaust gas system To form a hydrochloric acid aqueous solution, and hydrochloric acid dew point corrosion becomes a problem.

【0009】塩酸を含む水溶液の露点は硫酸露点と同様
に、ガス中の塩酸と水蒸気の濃度から推定できることが
文献(例えば、前掲「火力原子力発電」Vol.47,
No.8,p.892,図32、または、「日立造船技
報」第37巻第4号p.202,Fig.2等)に示さ
れ、ゴミ焼却炉で最も高い塩酸濃度は0.5%程度であ
り、そのときの塩酸含有ガスの露点は80℃程度とな
る。
The dew point of an aqueous solution containing hydrochloric acid can be estimated from the concentrations of hydrochloric acid and water vapor in a gas, similarly to the sulfuric acid dew point (see, for example, “Thermal Nuclear Power Generation”, Vol. 47, supra).
No. 8, p. 892, FIG. 32, or "Hitachi Shipbuilding Technical Report", Vol. 37, No. 4, p. 202, FIG. 2), the highest hydrochloric acid concentration in a refuse incinerator is about 0.5%, and the dew point of the hydrochloric acid-containing gas at that time is about 80 ° C.

【0010】ごみの燃焼排ガス環境での硫酸および塩酸
の露点腐食対策材料として、特開平7−316745号
公報にはCr:12〜16%、Ni:28〜30%、C
u:1.5〜3%、Mo:3%以下を含み、Cr+0.
8×%Ni+Mo+0.5×%Cu≧39および、−C
r+0.7×%Ni−0.8×Mo+1.8×%Cu≧
9を満たすステンレス鋼が、開示されている。
JP-A-7-316745 discloses Cr: 12 to 16%, Ni: 28 to 30%, and C:
u: 1.5 to 3%, Mo: 3% or less, and Cr + 0.
8 ×% Ni + Mo + 0.5 ×% Cu ≧ 39 and -C
r + 0.7 ×% Ni−0.8 × Mo + 1.8 ×% Cu ≧
Stainless steels satisfying No. 9 are disclosed.

【0011】ごみ焼却設備で、排ガス温度が80℃以上
であれば、塩酸露点腐食の問題はないし、ごみ焼却用燃
料にSを含む重油や石炭を使用したとしても排ガス温度
が140℃以上であれば硫酸露点腐食の問題もないと考
えられ、従来より、空気加熱器用の伝熱材料としては普
通鋼、耐硫酸低合金鋼、ステンレス鋼等が使用されてき
た。
In a waste incineration plant, if the exhaust gas temperature is 80 ° C. or higher, there is no problem of hydrochloric acid dew point corrosion, and even if heavy oil or coal containing S is used as the fuel for waste incineration, the exhaust gas temperature is 140 ° C. or higher. It is thought that there is no problem of sulfuric acid dew point corrosion, and ordinary steel, sulfuric acid resistant low alloy steel, stainless steel, etc. have been used as heat transfer materials for air heaters.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際のごみ焼
却設備用の空気加熱器では、従来の耐食性が良好とされ
る鋼種でも腐食が予想以上に進行していることがわかっ
てきた。
However, it has been found that, in an actual air heater for refuse incineration equipment, corrosion has progressed more than expected even in the conventional steel type having good corrosion resistance.

【0013】耐硫酸、および耐塩酸露点腐食材料として
は、前記特開平7−316745号公報に開示のステン
レス鋼を使用することも考えられが、前記公報に開示の
材料はNi含有量が高く、高価な材料である。
As the sulfuric acid-resistant and hydrochloric acid-resistant dew-point corrosion materials, stainless steel disclosed in JP-A-7-316745 may be used. However, the materials disclosed in the publication have a high Ni content. It is an expensive material.

【0014】さらに過酷な塩酸腐食条件に対しては、C
276合金や625合金などのNi基高Mo合金が高耐
食性を有するが、ダクト、煙突、空気加熱器など大型構
造物に適用するには極めて高価である。
For more severe hydrochloric acid corrosion conditions, C
Ni-based high Mo alloys such as 276 alloy and 625 alloy have high corrosion resistance, but are extremely expensive to apply to large structures such as ducts, chimneys, and air heaters.

【0015】また、フッ素樹脂やガラス系などの有機、
無機コーティングも耐食性の面では優秀だが、施工性と
補修の容易さを含めたトータルのコストにおいてはやは
り高価である。
Organic materials such as fluororesins and glass materials,
Inorganic coatings are also excellent in terms of corrosion resistance, but are still expensive in terms of total cost including workability and ease of repair.

【0016】前記の問題認識のもと、本発明の課題は、
ごみ焼却設備の空気加熱器の腐食原因を明らかにした上
で、安価でかつ耐食性の良好な空気加熱器およびその鋼
材を提供することにある。
Based on the above problem recognition, the object of the present invention is to:
An object of the present invention is to provide an inexpensive air heater with good corrosion resistance and its steel material after elucidating the cause of corrosion of the air heater of a refuse incineration plant.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】発明者らは、腐食損傷を
受けた空気加熱器を詳細に調査した。その結果、ごみ焼
却設備における普通鋼、耐硫酸低合金鋼、ステンレス鋼
製の空気加熱器では、従来想定されていた温度よりはる
かに高い温度で露点腐食が発生していることが判明し
た。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have investigated in detail an air heater which has been damaged by corrosion. As a result, it was found that dew-point corrosion occurred at a much higher temperature than conventionally assumed in air heaters made of ordinary steel, sulfuric acid resistant low alloy steel, and stainless steel in refuse incineration facilities.

【0018】例えば、水蒸気:25%、HCl:700
ppm、SO3 :1ppmを含む排ガスでは、硫酸露点
は135℃、塩酸露点は70℃と推定できる。しかし、
実際の空気加熱器では、前記の酸露点よりも高温の15
0℃を超える部位で著しい腐食により伝熱管が破孔に至
っていた。
For example, steam: 25%, HCl: 700
In an exhaust gas containing 1 ppm and SO 3 : 1 ppm, the dew point of sulfuric acid can be estimated to be 135 ° C. and the dew point of hydrochloric acid can be estimated to be 70 ° C. But,
In an actual air heater, the temperature is higher than the acid dew point.
The heat transfer tube was punctured due to remarkable corrosion at a part exceeding 0 ° C.

【0019】発明者らは、腐食した伝熱管の表面が燃焼
灰に覆われていたことに着目し、この灰の化学組成を分
析したところ、燃焼灰には、金属塩化物(NaCl、C
aCl2 、ZnCl2 など)が含有されることが判明し
た。発明者らは、これら金属塩化物の中には、排ガス中
の水分を吸湿して水溶液を生成し、いわゆる潮解性を示
すものがあることに着目し、これら塩化物の潮解性を種
々の温度・湿度で調査した。
The inventors paid attention to the fact that the surface of the corroded heat transfer tube was covered with combustion ash, and analyzed the chemical composition of this ash. As a result, the combustion ash contained metal chlorides (NaCl, C
aCl 2 , ZnCl 2, etc.). The inventors have noticed that some of these metal chlorides generate an aqueous solution by absorbing moisture in the exhaust gas and exhibit a so-called deliquescent property.・ Investigation was conducted by humidity.

【0020】図1はNaCl、CaCl2 およびZnC
2 の潮解性を示すグラフである。同図に示すように、
潮解性は排ガスの温度と水蒸気量に依存し、ZnCl2
が最も潮解性が大きい。ZnCl2 を含有する燃焼灰が
伝熱管に付着すると、酸露点以上の高温でも排ガス中か
ら水分を吸湿・潮解して水溶液を生成し、水の沸点10
0℃以上の高温でもZnCl2 水溶液による腐食が発生
するのである。
FIG. 1 shows NaCl, CaCl 2 and ZnC.
It is a graph showing deliquescence of l 2. As shown in the figure,
The deliquescence depends on the temperature of the exhaust gas and the amount of water vapor, and ZnCl 2
Is the most deliquescent. When the combustion ash containing ZnCl 2 adheres to the heat transfer tube, even at a high temperature above the acid dew point, moisture is absorbed and deliquescent from the exhaust gas to form an aqueous solution, and the boiling point of water is reduced to 10%.
Even at a high temperature of 0 ° C. or more, corrosion by the ZnCl 2 aqueous solution occurs.

【0021】この考え方に基づいて、発明者らは、高濃
度の塩化物水溶液中での各種鋼材の腐食挙動を調査し
た。
Based on this concept, the inventors investigated the corrosion behavior of various steel materials in a high-concentration aqueous chloride solution.

【0022】表1に腐食試験に使用した8種の鋼材の化
学成分を示す。表1の試片No.7および8が本発明の
空気加熱器用鋼材に相当する。
Table 1 shows the chemical compositions of the eight steels used in the corrosion test. Test piece No. 1 in Table 1 7 and 8 correspond to the steel material for the air heater of the present invention.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】図2〜5は各種水溶液中での鋼材の腐食速
度を示すグラフである。横軸には表1の鋼材種類の番号
を示し、縦軸には腐食速度(g/(m2 ・hr) )を示す。図
2は塩化物を含まない水中での腐食速度を示すグラフで
ある。
FIGS. 2 to 5 are graphs showing the corrosion rates of steel materials in various aqueous solutions. The abscissa indicates the number of the type of steel in Table 1, and the ordinate indicates the corrosion rate (g / (m 2 · hr)). FIG. 2 is a graph showing the corrosion rate in chloride-free water.

【0025】図3は55%CaCl2 水溶液中の腐食速
度を示すグラフである。図4は25%NaCl水溶液中
の腐食速度を示すグラフである。図5は80%ZnCl
2 水溶液中の腐食速度を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the corrosion rate in a 55% CaCl 2 aqueous solution. FIG. 4 is a graph showing the corrosion rate in a 25% NaCl aqueous solution. FIG. 5 shows 80% ZnCl
2 is a graph showing the corrosion rate in an aqueous solution.

【0026】図2に示すように、塩化物なしの水中の場
合、および図3に示すようにCaCl2 水溶液中では、
SUS304L(鋼種番号3)、SUS316L(同N
o.4)、NCF825(同No.5)、N08320
(同No.6)、本発明の鋼種No.7〜8などのステ
ンレス系鋼材は全て良好な耐食性を有する。
As shown in FIG. 2, in water without chloride and in CaCl 2 aqueous solution as shown in FIG.
SUS304L (Steel type number 3), SUS316L (N
o. 4), NCF825 (No. 5 of the same), N08320
(No. 6), steel type No. of the present invention. All stainless steels such as 7 to 8 have good corrosion resistance.

【0027】図4に示すように、NaCl水溶液中で
は、鋼種番号3の腐食速度は大きいが、これより高Cr
・Moの鋼材(No.4〜6、および本発明の鋼種)で
は優れた耐食性を示す。
As shown in FIG. 4, in the NaCl aqueous solution, the corrosion rate of steel type No. 3 is high, but the corrosion rate is higher than that of steel type No. 3.
-Mo steel (Nos. 4 to 6 and the steel type of the present invention) shows excellent corrosion resistance.

【0028】図5に示すように、ZnCl2 水溶液中で
は、図2〜図4に比べて全鋼種で腐食速度は大きい。Z
nCl2 水溶液は、水の沸点を超える150℃でも水溶
液が存在するので腐食速度はさらに大きい。
As shown in FIG. 5, in the ZnCl 2 aqueous solution, the corrosion rate is higher for all steel types as compared with FIGS. Z
Since the nCl 2 aqueous solution exists even at 150 ° C. exceeding the boiling point of water, the corrosion rate is even higher.

【0029】以上より、ごみ焼却設備の空気加熱器で
は、燃焼灰中の金属塩化物、特にZnCl2 が伝熱部材
の腐食を著しく加速することが判明した。
From the above, it was found that in the air heater of the refuse incineration plant, metal chlorides, particularly ZnCl 2 , in the combustion ash significantly accelerated the corrosion of the heat transfer member.

【0030】次に、発明者らは、実際のごみ焼却設備の
空気加熱器に各種鋼材を使用し、腐食挙動を調査した。
その結果、ZnCl2 を含有する燃焼灰の付着下でも、
ある範囲のCr、Ni、Moを含有するステンレス鋼を
伝熱部材として用いた空気加熱器では腐食が発生しない
ことを明らかになり、本発明を完成した。
Next, the inventors used various steel materials for the air heater of the actual refuse incinerator and investigated the corrosion behavior.
As a result, even under the adhesion of combustion ash containing ZnCl 2 ,
It has been clarified that corrosion does not occur in an air heater using a stainless steel containing a certain range of Cr, Ni, and Mo as a heat transfer member, and the present invention has been completed.

【0031】すなわち、本発明の要旨は以下の(1) 〜
(3) にある。 (1) 鋼中に重量%で、C:0.1%以下、Si:0.1
〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、Cr:20.0
〜28.0%、Mo:3.0〜7.0%を含有し、[C
r]+3×[Mo]≧35であるステンレス鋼であるこ
とを特徴とする、ごみ焼却設備の空気加熱器用鋼材。
That is, the gist of the present invention is as follows:
In (3). (1) By weight% in steel, C: 0.1% or less, Si: 0.1%
-1.0%, Mn: 0.1-2.0%, Cr: 20.0
2828.0%, Mo: 3.0-7.0%, [C
r] + 3 × [Mo] ≧ 35, a stainless steel material for an air heater of a refuse incinerator.

【0032】(2) Cr:25.0〜28.0%、Mo:
3.0〜4.0%、Ni:6.0〜9.0%、を含有す
る二相系ステンレス鋼であることを特徴とする、前記
(1) 項に記載のごみ焼却設備の空気加熱器用鋼材。
(2) Cr: 25.0 to 28.0%, Mo:
A duplex stainless steel containing 3.0 to 4.0% and Ni: 6.0 to 9.0%.
(1) Steel materials for air heaters in refuse incineration facilities as described in paragraph (1).

【0033】(3) 伝熱部材が前記(1) または(2) 項に記
載の鋼材より成ることを特徴とするごみ焼却設備の空気
加熱器。ただし、[Cr]および[Mo]は重量%表示
の値である。
(3) An air heater of a refuse incineration plant, characterized in that the heat transfer member is made of the steel material described in the above (1) or (2). Here, [Cr] and [Mo] are values in weight%.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】本発明におけるステンレス鋼の成
分限定理由を以下に詳述する。以下の説明で特に断りの
ない限り、各成分%は重量%である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The reasons for limiting the components of stainless steel in the present invention will be described in detail below. In the following description, each component% is% by weight, unless otherwise specified.

【0035】ゴミ焼却設備の空気加熱器では、鋼中Cr
とMo含有量により、耐食性能が決まることが判明し
た。
In the air heater of the garbage incinerator, Cr in steel is used.
It has been found that the corrosion resistance is determined by the Mo content and the Mo content.

【0036】Crが20%未満では、Moが多くても伝
熱部材として良好な耐食性を示さず、28%超では使用
中に脆化を起こす。好ましくは22%〜26%である。
If the content of Cr is less than 20%, even if the content of Mo is large, it does not show good corrosion resistance as a heat transfer member, and if it exceeds 28%, it becomes brittle during use. Preferably it is 22% to 26%.

【0037】Moが3%未満では、Crが多くても伝熱
部材として良好な耐食性を示さず、7%超では使用中に
脆化を起こす。好ましくは3.5%〜6.5%である。
When Mo is less than 3%, even if Cr is large, good corrosion resistance is not exhibited as a heat transfer member, and when it exceeds 7%, embrittlement occurs during use. Preferably it is 3.5% to 6.5%.

【0038】CrとMoについては、下記のように、そ
れぞれ単独での含有量に加えて、[Cr]+3×[M
o]で表される指標により、空気加熱器用鋼材としての
耐食性が支配されることを確認した。
As for Cr and Mo, as described below, in addition to the content of each of them, [Cr] + 3 × [M
o], it was confirmed that the corrosion resistance as a steel material for an air heater is controlled by the index represented by [o].

【0039】図6は鋼材のCrおよびMo含有量と耐食
性の関係を示すグラフである。同図において、Crおよ
びMoを種々変化させ、温度100℃、80%ZnCl
2 水溶液中で、腐食速度が0.05(g/(m2 ・hr) )を
境にして、これより耐食性のよいものをオーステナイト
系を○、2相系を●として表し、耐食性の悪いものをオ
ーステナイト系を×、2相系を#として表す。同図によ
り、CrとMoが耐食性向上に関して[Cr]+3×
[Mo]で整理した指標のもとで相乗効果を有すること
がわかる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the Cr and Mo contents of the steel material and the corrosion resistance. In the figure, Cr and Mo are variously changed, and the temperature is 100 ° C., 80% ZnCl 2
(2) In an aqueous solution, with a corrosion rate of 0.05 (g / (m 2 · hr)) as a boundary, those with better corrosion resistance are represented as austenite-based, the two-phase system is represented as ●, and those with poor corrosion resistance Represents an austenitic system and × represents a two-phase system. As shown in the figure, Cr and Mo are related to the improvement of corrosion resistance by [Cr] + 3 ×
It can be seen that there is a synergistic effect under the index arranged by [Mo].

【0040】図7は低Niと高Niとで、[Cr]+3
×[Mo]に対する腐食速度を示すグラフである。同図
に示すように、[Cr]+3×[Mo]が35未満で
は、優れた耐食性が得られない。一方、[Cr]+3×
[Mo]が49を超えると使用中に脆化を起こし、また
材料コストも上昇する。好ましくは、[Cr]+3×
[Mo]は38〜45がよい。
FIG. 7 shows [Cr] +3 between low Ni and high Ni.
It is a graph which shows the corrosion rate with respect to x [Mo]. As shown in the figure, if [Cr] + 3 × [Mo] is less than 35, excellent corrosion resistance cannot be obtained. On the other hand, [Cr] + 3 ×
When [Mo] exceeds 49, embrittlement occurs during use, and the material cost also increases. Preferably, [Cr] + 3 ×
[Mo] is preferably 38 to 45.

【0041】これらのCr・Moを含有するステンレス
鋼の種類としては、フェライト系、マルテンサイト系、
オーステナイト系、二相系などがあげられるが、空気加
熱器の製作は通常溶接によるので、溶接性に優れたオー
ステナイト系または二相系が望ましい。
The types of these stainless steels containing Cr and Mo include ferritic, martensitic, and stainless steels.
An austenitic or two-phase system can be mentioned, but since an air heater is usually manufactured by welding, an austenitic or two-phase system excellent in weldability is desirable.

【0042】また、本発明のステンレス鋼は、C:0.
1%以下を含有する。0.1%を超えると溶接部などで
の炭化物析出により耐食性低下・脆化を加速する。下限
は特に定めないが、極低C化は材料コストの上昇になる
ので、0.01%未満は好ましくない。好ましくは0.
01〜0.03%である。
Further, the stainless steel of the present invention has C: 0.
Contains 1% or less. If it exceeds 0.1%, the corrosion resistance is reduced and the embrittlement is accelerated due to the precipitation of carbides at the welded portion. The lower limit is not particularly defined, but the extremely low carbon content increases the material cost, so that less than 0.01% is not preferable. Preferably 0.
01 to 0.03%.

【0043】本発明のステンレス鋼は、Si:0.1〜
1.0%を含有する。Siは脱酸剤として清浄な鋼を得
るために0.1%以上は必要である。しかし、1.0%
を超える過剰のSiは、溶接部などで金属間化合物の析
出による脆化を加速するので上限を1.0%とする。好
ましくは0.2〜0.5%である。
The stainless steel of the present invention has a Si content of 0.1 to 0.1%.
Contains 1.0%. Si is required to be 0.1% or more in order to obtain clean steel as a deoxidizing agent. However, 1.0%
Excess Si exceeding 1.0% accelerates embrittlement due to precipitation of intermetallic compounds in a weld or the like, so the upper limit is made 1.0%. Preferably it is 0.2-0.5%.

【0044】本発明のステンレス鋼は、Mn:0.1〜
2.0%を含有する。Mnは、Siと同様の脱酸剤であ
り、熱間加工性に悪影響を与えるSをMnSとして固定
して安定化させるので必要である。しかしMnが2%を
超えると、これらの効果が飽和すると同時に、延性が低
下する。好ましくは、0.2〜1.2%である。
The stainless steel of the present invention has a Mn of 0.1 to
Contains 2.0%. Mn is a deoxidizing agent similar to Si, and is necessary because S that adversely affects hot workability is fixed and stabilized as MnS. However, when Mn exceeds 2%, these effects are saturated and, at the same time, ductility is reduced. Preferably, it is 0.2 to 1.2%.

【0045】本発明のステンレス鋼に溶接部での炭化物
析出を抑制するためのNb、Ti、Zrを添加してもよ
い。Nb、Ti、Zrはいずれでも良い。その含有量
は、Nb、Ti、Zrの総和で、0.1〜1.0%が好
ましい。0.1%未満では炭化物析出抑制が十分でな
く、1.0%超では効果が飽和すると同時に溶接部など
での金属間析出を加速により耐食性・靱性を低下させる
からである。オーステナイト組織を安定化するためのN
i、Nなどを添加してもよい。
The stainless steel of the present invention may be added with Nb, Ti, and Zr for suppressing carbide precipitation at a weld. Nb, Ti, and Zr may be any. The content is preferably 0.1 to 1.0% in total of Nb, Ti and Zr. If it is less than 0.1%, carbide precipitation is not sufficiently suppressed, and if it exceeds 1.0%, the effect is saturated and at the same time, corrosion resistance and toughness are reduced by accelerating intermetallic precipitation at a welded portion or the like. N for stabilizing austenite structure
i, N, etc. may be added.

【0046】また、熱間加工性を改善するためのCa、
Mg、Bを添加してもよい。これらの合計含有量は0.
0005〜0.01%が好ましい。0.0005%未満
では効果が現れず0.01%超ではこれら元素が非金属
介在物として悪影響を及ぼす。そのほか、耐酸性を改善
するためのCu、Wなどを添加してもよい。
Further, Ca for improving hot workability,
Mg and B may be added. Their total content is 0.
0005-0.01% is preferable. If it is less than 0.0005%, no effect is exhibited, and if it exceeds 0.01%, these elements have a bad effect as nonmetallic inclusions. In addition, Cu, W, etc. for improving acid resistance may be added.

【0047】本発明のオーステナイト系ステンレス鋼に
適用する場合は、安定なオーステナイト単相組織とする
ために、Niの添加が必須である。Niは22.0〜4
5.0%とする。22.0%未満ではオーステナイト単
相とならず、45を%超えると材料コストが上がり経済
的でないためである。好ましくは、24.0〜35.0
%である。
When applied to the austenitic stainless steel of the present invention, Ni must be added in order to obtain a stable austenitic single phase structure. Ni is 22.0-4
5.0%. If it is less than 22.0%, the austenite single phase will not be obtained, and if it exceeds 45%, the material cost increases and it is not economical. Preferably, 24.0-35.0
%.

【0048】発明者らはさらに、二相系ステンレス鋼に
着目し、検討した結果、Cr、Moが、Cr:25.0
〜28.0%、Mo:3.0〜4.0%、Ni:6.0
〜9.0%、かつ[Cr]+3×[Mo]≧35である
二相系ステンレス鋼を用いれば、腐食軽減と同時に、経
済的にも有利であることを確認した。
The inventors further focused on duplex stainless steel, and as a result of study, found that Cr and Mo were changed to Cr: 25.0.
2828.0%, Mo: 3.0 to 4.0%, Ni: 6.0
It has been confirmed that the use of a duplex stainless steel of up to 9.0% and [Cr] + 3 × [Mo] ≧ 35 is economically advantageous as well as reducing corrosion.

【0049】この理由はオーステナイト系ステンレス鋼
の場合には、前記CrおよびMoの含有量のもとで、オ
ーステナイト組織を安定化するにはNiを少なくとも2
2%以上含有する必要があり材料コストが増加するため
である。二相系を用いる場合にはNi含有量が6%以上
であればよく、同等のCr、Moを含有するオーステナ
イト系よりも、材料コストの点で有利である。
The reason for this is that, in the case of austenitic stainless steel, at least Ni is required to stabilize the austenitic structure under the above-mentioned contents of Cr and Mo.
This is because the content needs to be 2% or more, and the material cost increases. When a two-phase system is used, the Ni content may be 6% or more, which is advantageous in terms of material cost as compared with an austenitic system containing equivalent Cr and Mo.

【0050】2相ステンレス鋼の場合、Crが25%未
満ではMoを多くしても伝熱部材として良好な耐食性が
得られない。28%を超えると使用中に脆化を起こす。
好ましくは26%〜27%である。
In the case of duplex stainless steel, if Cr is less than 25%, good corrosion resistance cannot be obtained as a heat transfer member even if Mo is increased. If it exceeds 28%, embrittlement occurs during use.
Preferably it is 26% to 27%.

【0051】Moが3%未満では、Crが多くても伝熱
部材として良好な耐食性を示さず、4%超ではコストア
ップとなる。好ましくは3.5%〜4.0%である。
If Mo is less than 3%, even if the content of Cr is large, good heat resistance is not exhibited as a heat transfer member, and if it exceeds 4%, the cost increases. Preferably it is 3.5% to 4.0%.

【0052】Niは、6.0〜9.0%とする。6%未
満あるいは9%超では、二相組織の適正なバランスが得
られず、それぞれ、フェライト相あるいはオーステナイ
ト相が過剰となり、優れた耐食性が得られない。好まし
くは6.5〜8.5%である。
Ni is set to 6.0 to 9.0%. If it is less than 6% or more than 9%, an appropriate balance of the two-phase structure cannot be obtained, and the ferrite phase or the austenite phase becomes excessive, respectively, so that excellent corrosion resistance cannot be obtained. Preferably it is 6.5 to 8.5%.

【0053】図8は空気加熱器を排ガス煙道に設置する
例を示す概要図であり、同図(a) は伝熱管のみ排ガスに
曝露される場合、同図(b) は伝熱管および伝熱管の集合
部(ヘッダ部)が排ガスに曝露される場合、同図(c) は
伝熱管のみ排ガスに曝露され、2つの空気加熱器が高温
側と低温側の2つのブロックに別れている場合である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example in which an air heater is installed in an exhaust gas flue. FIG. 8 (a) shows a case where only a heat transfer tube is exposed to exhaust gas, and FIG. Figure (c) shows the case where the heat pipe assembly (header) is exposed to exhaust gas and only the heat transfer tube is exposed to exhaust gas, and the two air heaters are divided into two blocks, a high-temperature side and a low-temperature side. It is.

【0054】同図(a) において、空気ブロア5で空気加
熱器1に冷風を供給し、加熱された空気は燃焼用空気と
して利用される。空気加熱器1は伝熱管2、入側ヘッダ
3、出側ヘッダ4で構成されている。入側ヘッダ部3お
よび出側ヘッダ部4の部材は煙道6の排ガスに直接曝露
されないようになっている。本発明の鋼材は伝熱管2に
使用するのが望ましい。
In FIG. 3A, cool air is supplied to the air heater 1 by an air blower 5, and the heated air is used as combustion air. The air heater 1 includes a heat transfer tube 2, an inlet header 3, and an outlet header 4. The members of the entrance header section 3 and the exit header section 4 are not directly exposed to the exhaust gas from the flue 6. The steel material of the present invention is desirably used for the heat transfer tube 2.

【0055】同図(b) では入側ヘッダ部3および出側ヘ
ッダ部4の部材は排ガスに直接曝露されるので、ヘッダ
部にも本発明の鋼材を使用することが好ましい。
In FIG. 5B, since the members of the inlet header portion 3 and the outlet header portion 4 are directly exposed to the exhaust gas, it is preferable to use the steel material of the present invention also in the header portion.

【0056】同図(c) では、空気加熱器1aは空気加熱
器1bより高温になる。温度条件あるいは排ガス成分の
条件によっては本発明の鋼材を低温側の空気加熱器1b
の伝熱管のみに使用し、空気加熱器1aには露点対策の
ない一般耐熱鋼を使ってコスト低減をはかってもよい。
In FIG. 5C, the temperature of the air heater 1a is higher than that of the air heater 1b. Depending on the temperature condition or the condition of the exhaust gas component, the steel material of the present invention is supplied to the low temperature side air heater 1b.
It is also possible to reduce the cost by using only general heat-resistant steel having no dew point measure for the air heater 1a.

【0057】[0057]

【実施例】表1に示す化学組成を有する各種の鋼管(外
径45mm、肉厚4mm、長さ2m)を、図8(a) に示すご
み焼却設備の空気加熱器の伝熱管に挿入した。
EXAMPLE Various steel tubes (outer diameter 45 mm, wall thickness 4 mm, length 2 m) having the chemical composition shown in Table 1 were inserted into the heat transfer tubes of the air heater of the refuse incineration plant shown in FIG. 8 (a). .

【0058】燃焼排ガス温度は空気加熱器1の上流側で
350℃で、表2に示す組成であった。空気流量は1.
5Nm3 /分・管、空気温度は入側で30℃、出側で2
30℃、空気加熱器の伝熱管の表面温度は空気の入側
(図8の伝熱管2の上部)で110℃、空気の出側(伝
熱管2の下部)で280℃であった。
The temperature of the flue gas was 350 ° C. upstream of the air heater 1 and had the composition shown in Table 2. Air flow rate is 1.
5Nm 3 / min. Tube, air temperature 30 ° C at inlet, 2 at outlet
The surface temperature of the heat transfer tube of the air heater was 110 ° C. on the air inlet side (upper part of the heat transfer tube 2 in FIG. 8) and 280 ° C. on the air outlet side (lower part of the heat transfer tube 2).

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】2ヶ月間の試験期間後、抜管し、ステンレ
ス鋼管外面の腐食状況を調査した。外面の腐食は、空気
の入側近傍で大きくなる傾向を示した。鋼管の残肉厚測
定によって得られた最大浸食深さを表3に示す。
After the test period of two months, the tube was extruded and the corrosion state of the outer surface of the stainless steel tube was examined. The corrosion on the outer surface tended to increase near the air entry side. Table 3 shows the maximum erosion depth obtained by measuring the remaining wall thickness of the steel pipe.

【0061】[0061]

【表3】 [Table 3]

【0062】普通鋼(No.1)、低合金鋼(No.
2)およびCr、Mo含有量の低いステンレス鋼(N
o.3〜6)は、腐食減肉が大きいのに対し、本発明例
のCr:20.0〜28.0%およびMo:3.0〜
7.0%を含有し、[Cr]+3×[Mo]≧35であ
るステンレス鋼管(No.7:オーステナイト系、N
o.8:2相系)では、浸食深さが極めて小さく、空気
加熱器伝熱部材として優れた耐腐食性を有することが明
らかになった。
Normal steel (No. 1), low alloy steel (No. 1)
2) and stainless steel with low Cr and Mo contents (N
o. 3 to 6) have large corrosion thinning, whereas Cr: 20.0 to 28.0% and Mo: 3.0 to 0.0% of the present invention.
Stainless steel pipe containing 7.0% and [Cr] + 3 × [Mo] ≧ 35 (No. 7: austenitic, N
o. 8: two-phase system), the erosion depth was extremely small, and it was found to have excellent corrosion resistance as an air heater heat transfer member.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明のごみ焼却設備の空気加熱器を使
用すれば、ごみ焼却設備の厳しい腐食環境でも空気加熱
器の腐食を軽減することが可能となり、本発明の産業上
の意義は大きい。
The use of the air heater of the refuse incineration plant of the present invention makes it possible to reduce the corrosion of the air heater even in a severely corrosive environment of the refuse incineration plant, and the present invention has great industrial significance. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】各種塩化物の潮解の及ぼすガス中水蒸気量と温
度の関係を表すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of water vapor in gas and the temperature caused by the deliquescence of various chlorides.

【図2】水中での各種鋼材の腐食速度を表すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing corrosion rates of various steel materials in water.

【図3】55%CaCl2 水溶液中各種材質の腐食速度
を表すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing corrosion rates of various materials in a 55% CaCl 2 aqueous solution.

【図4】25%NaCl 水溶液中での各種鋼材の腐食速
度を表すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the corrosion rates of various steel materials in a 25% NaCl aqueous solution.

【図5】80%ZnCl2 水溶液中での各種鋼材の腐食
速度を表すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing corrosion rates of various steel materials in an 80% ZnCl 2 aqueous solution.

【図6】Cr、Mo含有量と耐食性の関係を示すグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between Cr and Mo contents and corrosion resistance.

【図7】[Cr]+3×[Mo]と、腐食速度の関係を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between [Cr] + 3 × [Mo] and the corrosion rate.

【図8】空気加熱器を排ガス煙道に設置する例を示す概
要図であり、同図(a) は伝熱管のみ排ガスに曝露される
場合、同図(b) は伝熱管および伝熱管の集合部(ヘッダ
部)が排ガスに曝露される場合、同図(c) は伝熱管のみ
排ガスに曝露され、2つの空気加熱器が高温側と低温側
の2つのブロックに別れている場合である。
FIG. 8 is a schematic view showing an example in which an air heater is installed in an exhaust gas flue. FIG. 8 (a) shows a case where only heat transfer tubes are exposed to exhaust gas, and FIG. 8 (b) shows heat transfer tubes and heat transfer tubes. In the case where the collecting part (header part) is exposed to the exhaust gas, the same figure (c) shows the case where only the heat transfer tube is exposed to the exhaust gas and the two air heaters are divided into two blocks, a high temperature side and a low temperature side. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a、1b 空気加熱器 2 伝熱管 3 入側ヘッダ 4 出側ヘッダ 5 空気ブロア 6 煙道 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b Air heater 2 Heat transfer tube 3 Inlet header 4 Outlet header 5 Air blower 6 Flue

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋼中に重量%で、C:0.1%以下、S
i:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、C
r:20.0〜28.0%、Mo:3.0〜7.0%を
含有し、[Cr]+3×[Mo]≧35であるステンレ
ス鋼であることを特徴とする、ごみ焼却設備の空気加熱
器用鋼材。
C. 0.1% by weight or less in steel
i: 0.1 to 1.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, C
Waste incineration equipment characterized by being stainless steel containing [Cr] + 3 × [Mo] ≧ 35, containing r: 20.0 to 28.0% and Mo: 3.0 to 7.0%. Steel for air heater.
【請求項2】 Cr:25.0〜28.0%、Mo:
3.0〜4.0%、Ni:6.0〜9.0%、を含有す
る二相系ステンレス鋼であることを特徴とする、請求項
1に記載のごみ焼却設備の空気加熱器用鋼材。
2. Cr: 25.0 to 28.0%, Mo:
The steel material for an air heater of a refuse incineration plant according to claim 1, wherein the steel material is a duplex stainless steel containing 3.0 to 4.0% and Ni: 6.0 to 9.0%. .
【請求項3】 伝熱部材が請求項1または2に記載の鋼
材より成ることを特徴とするごみ焼却設備の空気加熱
器。
3. An air heater of a refuse incineration plant, wherein the heat transfer member is made of the steel material according to claim 1.
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