KR101110485B1 - 보일러 내의 부식 억제 방법 - Google Patents

보일러 내의 부식 억제 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101110485B1
KR101110485B1 KR1020077029517A KR20077029517A KR101110485B1 KR 101110485 B1 KR101110485 B1 KR 101110485B1 KR 1020077029517 A KR1020077029517 A KR 1020077029517A KR 20077029517 A KR20077029517 A KR 20077029517A KR 101110485 B1 KR101110485 B1 KR 101110485B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
probe
corrosion
boiler
temperature
chemical
Prior art date
Application number
KR1020077029517A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080024133A (ko
Inventor
제이. 데이비드 마틴
크리스토퍼 알. 스미르니오티스
켄트 더블유. 슐츠
윌리암 에이치. 썬
스코트 케이. 볼렌
Original Assignee
퓨얼 테크 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퓨얼 테크 인코포레이티드 filed Critical 퓨얼 테크 인코포레이티드
Publication of KR20080024133A publication Critical patent/KR20080024133A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101110485B1 publication Critical patent/KR101110485B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/083—Mineral agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/04—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for minimising corrosion or incrustation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/18—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using inorganic inhibitors
    • C23F11/182—Sulfur, boron or silicon containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F14/00—Inhibiting incrustation in apparatus for heating liquids for physical or chemical purposes
    • C23F14/02—Inhibiting incrustation in apparatus for heating liquids for physical or chemical purposes by chemical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/025—Devices and methods for diminishing corrosion, e.g. by preventing cooling beneath the dew point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/48—Preventing corrosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/04—Corrosion probes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
    • C02F2103/023—Water in cooling circuits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/08—Corrosion inhibition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 부식 억제 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 폐기물 에너지 전환 보일러의 염화물 부식을 억제하는 데 특히 유용하다. 고온 표면의 부식이 모니터에 의해 측정되고, 노 주입시 표적화됨으로써 화학 처리제의 도입이 제어되어 부식을 감소시키면서 연소 효율을 최대화시킨다. 또한, 본 발명은 부식 모니터에 관한 것이다. 화학 처리제 및 노 주입시 표적화되기 위한 위치를 선택하기 전 및 후, 주입방법 및 화학물질의 선택 및 도입 파라미터가 본 발명의 방법 및 장치에 의해 모니터링되어 부식을 감소시키도록 하나 또는 그 초과의 제어 파라미터를 조절한다. 바람직한 방법은 SO2 또는 SO3 시약, 예를 들어, 황산, 황, 설페이트 염 또는 비설파이트 염을 포함하는 화학 처리제를 사용한다.

Description

보일러 내의 부식 억제 방법 {PROCESS FOR CORROSION CONTROL IN BOILERS}
본 발명은 그 명세서 전부가 본원에 참고로 통합되는 2005년 5월 17일자 선행 미국 가출원 제 60/681,786호에 관한 것이며, 이에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 보일러, 특히 폐기물 에너지 전환(waste to energy) 보일러에서의 염화물 부식 억제에 특히 유용한 부식 억제 방법에 관한 것이다.
최근 수년에 걸쳐, 문헌에서는 폐기물 에너지 전환(WTE) 보일러의 고온 표면의 염화물 유래된 부식이 산업상 가장 비용이 많이 드는 문제점 중 하나인 것으로 광범위하게 보고하고 있다. 이러한 문제점은 일부 유닛에서 매년과 같이 자주 과열기 펜던트(pendants)의 교체, 또는 금속 표면을 보호하거나 튜브 물질을 대체하는 역할을 하는 고급 합금 물질의 고비용 사용을 초래할 수 있다.
대체 합금의 비용 효과성은 많은 경우에 입증되지 않아서, 산업에서는 대안 해결안을 찾고 있다. 모든 타입의 보일러에서, 특히 WTE 과열기 펜던트에 인접한 고온 배연(flue gas)에서 부식 문제에 대한 화학적 해결책이 필요하다.
상기 문제점은 WTE 보일러로 국한되지 않는다. 미국 특허 제 6,478,948호(브린(Breen) 등)는, 최근까지 노(furnace) 보일러 튜브가 서서히 부식하였으며, 수명이 20 내지 30년이었으나, 저함량의 NOx 버너의 도입이 보일러 튜브 부식율을 증가시키며, 기대 수명을 단지 1 내지 2년 감소시킬 수 있는 것으로 시사하고 있다. 브린 등은 노벽 튜브의 부식이 다수의 메카니즘에 관여되어 있음을 지적하였다. 먼저, 보호용 산화물 막의 제거가 추가적 산화를 허용한다는 것이다. 둘째, 산화물 막이 존재하지 않을 경우, 철 표면이 부식되어 존재할 수 있는 응축상 염화물에 의해 패이게 된다는 것이다. 또한, 브린 등은 습식 슬래그가 막의 표면을 가로질러 흐를 경우에 발생하는 제 3 메카니즘을 지적하였다. 이것이 발생함으로써, 튜브로부터 철이 노내 환원 환경 하에서 액체 슬래그에 형성되어 있는 낮은 함량의 융합 칼슘-철 실리케이트 공융물을 함유하는 슬래그 용액으로 유입된다. 브린 등은 S, H2S, FeS 또는 FeS2의 형태로 환원된 황이 튜브 스케일(tube scale)의 산소와 반응하여 보호용 층의 튜브 금속을 고갈시킬 수 있다고 언급하고 있다.
보일러 부식의 문제점이 잘 문서화되어 있고, 그 원인에 대한 이해가 커지고 있지만, 이들 문제점에 대해 이용가능한 해결책은 바라는 바와 같이 용이하게 실시되지도 경제적이지도 않다. NAWTEC에 송달된 2004년 논문에서, 마인 리커버리 컴패니(Maine Recovery Company)의 켄 로빈스(Ken Robbins)는 WTE 유닛에서 발견되는 부식을 완화시키기 위한 차폐, 대안적 야금술, 및 다양한 수트 블로잉(soot blowing) 전략을 사용하는 것에 대한 시도를 자세히 기술하였다. 또한, 상기 논문은 슬래그를 억제하고, 세정 중단을 최소화하는데 도움을 주는 것으로 밝혀진 독점적인 화학적 슬래그 억제 프로그램을 논의하고 있으나, 이는 특이적 편재화 부식 문제에 대해 인지될만한 효과는 갖고 있지 않았다. 특히, 부식율이 1개월 당 0.020 내지 0.050 인치 범위에서 일어날 수 있는 과열기 펜던트 표면 상에서의 고립된 부식의 경우, 튜브 결함은 수개월에서와 같이 낮은 빈도로 일어날 수 있고, 펜던트 전체에 대해서는 매년 교체할 필요성을 발생시킬 수 있다. 고장으로 인해 제거된 튜브의 사진이 도 1에 도시되어 있다. 도 2로부터는, 부식이 배연 흐름에 접면하는 측 상에서는 강하고 튜브의 마주보는 측면에서 발생하는 것이 관측될 수 있다.
TNO(Nederlandse Organisatie Toegepast- Voor Naturwetenschappelijk) 보고서(표제: "Review on Corrosion in Waste Incinerators and Possible Effect of Bromine")는 WTE 유닛에서 진행된 심각한 부식에 대한 메카니즘적 설명을 제시하고 있다[참조: Ir. P. Rademakers(TNO IND), Ing. W. Hesseling(TNO-MEP), Ir. J van de Wetering(Akzo Novel AMC)(July 2002)]. 이러한 부식 메카니즘에 관련된 주요 화학적 요소의 전반적인 분석 이외에, 상기 보고서는 염화물 부식이 폐기물 소각기의 온도 및 야금 조건에서 발생하는 이유를 설명할 수 있는 일련의 등식을 제시하고 있다.
높은 CO 수준 및 환원성 대기에 의한 부식은 노내 격자 위로의 최초 통과 시에 발생한다는 것이 널리 공지되어 있다. 내화 라이닝(refractory lining)이 최초 통과시 수벽(water fall) 상에 흔히 사용된다. 강력한 온도 구배 및 응축 물질이 또한 이러한 영역에서의 환원 조건에 기여할 수 있다. 알칼리 금속 염화물은 금속 표면에 인접한 침착물에서 발견되었으며, 폐기물 중 높은 수준의 염화물은 상기 문제점과 상당히 연관되어 있다.
레이드마커(Rademakers) 등은 폐기물 소각기의 고온 부식이 HCl, Cl2 형태의 염소, 또는 Na, K, Zn, Pb, Sn 및 그 밖의 원소와 결합된 염소에 의해 야기되는 것으로 설명하고 있다. 환원성 대기 존재 및 부재 하에서의 기체상 HCl 및 침착물 중의 용융된 염화물 둘 모두가 주 원인인 것으로 간주된다. 브린 등에 의해서와 같이, 레이드마커 등은 황 화합물이 일부 환경에서 부식성 화합물일 수 있으며, 염소에 의한 부식에 영향을 미칠 수 있다고 지적하고 있다.
레이드마커 등은 고온 부식에서 가장 중요한 것으로서 다음의 다수 인자를 확인하였다: 금속 온도 및 기체와 금속간의 온도차, 배연 조성, 침착물 형성 및 환원 조건, 및 SO2/HCl의 비. 레이드마커 등은 하기 메카니즘이 구별될 수 있다고 지적하고 있다;
ㆍ 산화 또는 산화/환원 조건 하에서 HCl/Cl2 또는 SO2/SO3 함유 기체에 의한 부식, 및
ㆍ금속 염화물 및 설페이트의 고형 또는 용융 침착물에 의한 부식.
레이드마커 등은 이러한 메카니즘을 기술하고 있으며, 크라우제(Krause, 1986, 1993)로부터 도시된 바와 같이, 그리고 여러 단계로 하기에 언급되는 바와 같이 도 3에서 개략적으로 나타낸다.
약 450℃를 초과하는 금속 온도에서 염소 함유 기체에 의해 야기된 부식은 '활성 산화'로서 언급된다. NaCl, CaCl2 및 KCl과 같은 알칼리 염화물은 이미 존재하거나, 연소 및 이후의 알칼리 산화물의 반응에 의해 형성될 수 있다:
Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O [1]
이상적인 조건(양호한 혼합, 충분한 체류 시간) 하에서, 알칼리 염화물은 SO2 및 O2가 충분한 경우, 하기 반응식에 따라 설페이트화될 수 있다:
2NaCl + SO2 + 1/2 O2 + H2O = Na2SO4 + 2 HCl [2]
이것은 설페이트 및 휘발성 HCl의 형성을 초래할 것이다. 대부분의 폐기물 소각기의 비교적 낮은 튜브 벽 온도에서, 설페이트는 매우 유해한 것은 아니며, 형성된 HCl은 배연 세정 시스템으로 운반될 것이다. 그러나, 반응이 종료되기 전에 기체가 냉각기 튜브 벽에 도달하게 될 경우, 알칼리 금속은 냉각기 금속상에서 응축되는 경향이 있을 것이다. 이러한 경우에, HCl의 방출 하에서 금속상에서 추가의 설페이트 형성이 일어날 수 있고, 이는 높은 염소 부분압과 부식 증대의 원인이 된다.
SO2 부재 하에 500℃에서, NaCl 및 철 산화물은 Cl2를 형성할 수 있다:
2NaCl + Fe2O3 + 1/2 O2 = Na2Fe2O4 + Cl2 [3]
6NaCl + 2Fe3O4 + 2 O2 = 3Na2Fe2O4 + 3Cl2 [4]
온도의 함수로서 HCl 해리 상수의 계산으로부터, 염소가 600℃의 기체 온도 이하의 산화 조건 하에서는 Cl2로서 존재하는 반면, 600℃ 초과에서의 HCl의 형성은 하기 반응식에 따라 수증기의 존재 하에서 증진되는 것으로 나타났다:
H2O + Cl2 = 2HCl + 1/2 O2 [5]
레이드마커 등은 약 500℃에서, Cl2가 산화물 층에서 공극 또는 크랙에 침투할 수 있는 것으로 언급하고 있다. 금속-산화물 스케일 경계에 인접하여 존재하는 낮은 산소 분압에서, 금속 염화물은 보다 안정한 상이다. 반응식 3 및 4는 충분히 높은 Cl2 분압을 초래할 수 있어 강(steel)과 직접 반응하여 FeCl2을 형성한다.
Fe + Cl2 = FeCl2 (고체) [6]
금속 염화물의 증기압은 주로 기체의 HCl 함량 및 온도에 의존할 것이다. 또한, 산화물(및 합금)의 타입은 증기압에 상당히 영향을 미칠 수 있다. FeCl2의 증기압은 저온에서 이미 비교적 높다. 이에 따라, FeCl2의 형성은 산화물 스케일의 부착을 감소시키거나 산화물 층의 파쇄를 초래할 수 있다.
레이드마커 등은 철 염화물이 형성되고, 휘발성으로 인해 부식 생성물로부터 이동한다고 설명하고 있다. 산소-기체 계면에 인접한 보다 높은 산소 분압에서, 이들 염화물은 이후 산화물로 전환되어 염소를 유리시킨다. 이러한 새로운 산화물은 완전한 층으로서 형성되지 않으며, 보호작용을 제공하지 않는다. 유리된 염소의 일부는 산화물/침착물을 통해 다시 이동하여 산화물-금속 계면에서 금속과 반응하여, 다시 금속 염화물을 형성한다:
FeCl2(고체) = FeCl2 (기체) [7]
4FeCl2 + 3O2 = Fe2O3 + 2Cl2 [8]
3FeCl2 + 2O2 = Fe3O4 + 3Cl2 [9]
상기 과정에서, 염소는 금속의 산화에 촉매적 영향을 미쳐 부식 증대를 초래한다.
활성 산화의 반응속도는 FeCl2의 증발 및 외부로의 확산에 의해 주로 결정된다. 유사한 염소 부식 및 재생 사이클은 FeCl3를 통해 진행될 수 있으며, 산화제일철이 산화되어 제2철 상태가 되는 것이 가능하며, 이것은 산화되는 경우에 염소를 유리시킨다.
4FeCl2 + 4HCl + O2 = 4FeCl3 + 2H2O [10]
4FeCl3 + 3O2 = 2Fe2O3 + 4Cl2 [11]
상이한 화합물들의 휘발성은 온도 T4(증기압이 10-4 bar에 도달되는 온도)를 기준으로 하여 비교될 수 있으며, 몇몇 화합물들에 대한 증기압 값이 하기 표 1에 기재되어 있다.
표 1 - 주요 합금 원소의 금속 염화물에 대한 T4 온도
금속 염화물
 T4(℃)
FeCl2 536
FeCl3 167
CrCl2 741
CrCl3 611
NiCl2 607
상기로부터, 레이드마커 등은 낮은 합금 강 및 철 기재 합금이 활성 산화에 대해 제한된 저항성을 갖는다고 결론지었다. 고합금 물질, 특히 니켈 기재 합금은 훨씬 우수한 저항성을 지니는데, 이는 염화물이 형성되기 더욱 어렵고, 일단 형성되면 비교적 낮은 휘발성을 지니기 때문일 수 있다. FeCl3를 제외하고, 대부분의 T4 온도는 500℃보다 훨씬 높으며, 이는 이러한 메카니즘이 과열기에 대해 매우 관련있고, 증발기에 대해서는 덜 관련있음을 나타낸다.
보일러, 특히 고도의 부식성 배연을 생성시키는 WTE 유닛에서의 열전달 표면의 부식은 큰 문제인 데, 이는 산업상 여전히 골치거리가 되고 있다.
과도한 손상이 일어나 많은 비용이 드는 폐쇄 및 수리를 필요로 하기 전에 부식 보일러, 특히 WTE 유닛을 처리하는데 필요한 교정 작용을 진행시키는 방법을 제공하는 것이 현 과제로 남아있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 작업 로드 하에 보일러, 특히 폐기물 에너지 전환 보일러의 고온 표면의 부식을 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 부식 공정 자체를 변형시킬 수 있는 저렴한 화학 처리제를 도입시킴으로써 보일러, 특히 폐기물 에너지 전환 보일러의 고온 표면의 부식을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 그 밖의 목적은 금속 표면의 고온 부식 문제를 조절하거나 방지하기 위한 화학 처리제를 도입하는 것을 포함하여, 보일러, 특히 폐기물 에너지 전환 보일러에서 부식 억제 방법을 제공하는 본 발명에 의해 달성된다. 또한, 본 발명은 이러한 방법에 유용한 새로운 일정 온도 프로브(probe)를 제공한다.
일면에서, 본 발명은 보일러 내 부식도를 부식 모니터로 모니터링하고, 부식에 대한 정보를 이용하여 화학 처리제의 보일러로의 도입을 제어하는 것을 포함한다. 부식에 대한 화학물질의 효과가 모니터링되어, 효과적인 부식 억제를 제공하도록 조정된다. 모니터 및/또는 이의 프로브 또는 전극의 최초 배치 및 화학 처리제의 도입을 위한 최초의 도입 파라미터는 바람직하게는 전산유체역학을 이용함으로써 평가된다.
본 발명의 바람직한 부식 억제 방법은, 보일러 내 소정의 작업 위치에, 부식성 표면을 지닌 일정 온도 프로브를 포함하는 장치를 배치시키고; 공학적 설계에 의해 결정된 간격에서 시각적 및/또는 물리적 관측을 위해 상기 프로브를 회수하고; 상기 프로브의 관측치와, 보일러 부재의 부식에 대한 표준 데이타와의 비교에 기초하여, 프로브에 대한 부식도를 보일러 부재에 대해 예상될 수 있는 것으로 보정하고; 보정된 프로브의 관측치를 이용하여 화학 처리제의 보일러 내로의 도입을 제어하는 것을 포함한다.
염화물이 문제의 원인인 것으로 확인된 경우에, 본 발명에 의해 제공되는 바람직한 화학적 처리는 SO3 또는 이의 전구체를, 가장 직접적으로 상기 문제에 대처하는 방식으로, 바람직하게는 표적화된 형식으로, 부식성 분위기에 도입하는 것이다. 상기 방법은 설페이트 염에 대한 반응을 유도하는 가장 이상적인 위치에서 황의 공급원을 배연 스트림에 직접 가한다. 본 발명의 이러한 일면은, SO2 또는 SO3를, 바람직하게는 설페이트 염, 비설파이트 염, 황 또는 황산, 예를 들어, H2SO4의 형태로, 상기 개략적으로 기술된 염화물 화학반응을 방해하고 기체상 형태로 염화물을 유지시키는 것을 돕기에 충분한 양으로 방출시킬 수 있는 황 화합물의 첨가를 제공한다.
일 바람직한 일면에서, 상기 방법은 상기 프로브의 부식성 표면에 대해, 예를 들어 매주 UT 측정을 실시하고, 소정 기간, 예를 들어 25 내지 30일 이후에, 남아있는 금속 두께의 금속조직학적 분석치 및 물리적 측정치를 수득하는 것을 포함한다. 상기 방법에 사용하기에 바람직한 장치는, 보일러 외측에 고정되고 부식이 의심되는 문제 지점에 도달하는데 필요한 길이로 보일러 내로 연장될 수 있는 프로브; 냉각 유체 공급원, 및 프로브를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체를 프로브 내로 유도하기 위한 수단; 프로브와 관련된 온도 감지 수단; 및 냉각 유체의 프로브로의 공급을 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 것이다. 상기 프로브는 시각적 및 물리적 관측을 위해 보일러로의 삽입 및 이로부터의 회수를 허용하도록 구성되어 있다.
본 발명의 방법에 유용한 장치 타입 중 하나는, 보일러 외측에 고정되고, 부식이 의심되는 문제 지점에 도달하는데 필요한 길이로 보일러 내로 연장될 수 있는 프로브; 냉각 유체 공급원, 및 프로브를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체를 프로브 내로 유도하기 위한 수단; 프로브와 관련된 온도 감지 수단; 및 냉각 유체의 프로브로의 공급을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 부식 모니터링 방법은, 보일러 내 소정의 작업 위치에 상기 기술된 바와 같은 장치를 배치시키고; 공학적 설계에 의해 결정된 간격에서, 시각적 및/또는 물리적 관측을 위해 프로브를 회수하고; 프로브의 관측치와, 보일러 부재의 부식에 대한 표준 데이타와의 비교에 기초하여, 프로브에 대한 부식도를 보일러 부재에 대해 예상될 수 있는 것으로 보정하고; 보정된 프로브의 관측치를 이용하여 프로브의 소정 위치에 인접한 금속 표면의 부식도를 측정함으로써 수리 및/또는 세척을 위해 보일러 폐쇄가 수행되어야 하는 시점을 결정하는 것을 포함할 것이다.
본 발명은 특히 첨부되는 도면과 함께 하기 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이며, 그 이점이 보다 자명해질 것이다:
도 1은 파쇄성 부식 생성물층으로 피복된 과열기 튜브의 거친, 폐 표면(wasted surface)을 클로즈업한 것을 보여주는 사진이다.
도 2는 과열기 튜브의 반대측으로 연장되는, 심각한 일반적인 금속 손실을 보여주는 사진이다.
도 3은 소각기 보일러 튜브의 부식에 대한 설명을 도와주는 여러 단계의 화학 반응을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 방법에서 효과적인 장치의 일 구체예의 개략도이다.
도 5는 도 4와 관련하여 기술된 프로브의 단면에 대한 개략도이다.
도 6은 노출 기간 동안 상이한 시간에서 UT 측정치를 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 프로브 상의 상이한 위치에서 남아있는 벽 두께를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 처리 및 비처리 UT 측정 결과를 비교하여 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 예시적 구체예를 참조하여 하기에서 기술되는, 부식 모니터링 및 부식 억제 방법을 제공한다. 이러한 모니터링 및 방법은 폐기물 에너지 전환 보일러 내의 염화물 부식의 억제에 특히 유용하기 때문에, 이것들이 본 명세서에서 기술될 것이고, 당업자들은 본 발명이 다른 환경에 적용됨을 이해할 것이다.
상기 논의된 바와 같이, 염화물에 의한 폐기물 에너지 전환 보일러 내 고온 부식의 문제점은 산업상 가장 비용이 드는 것 중 하나이다. 본 발명은 고온 표면의 부식을 평가하여 부식을 억제할 수 있으며, 바람직하게는 노 주입시 표적화된 바에 의해 화학처리제의 도입을 제어하는 것을 포함하여, 연소 효율을 최대화하면서 부식을 경감시킨다. 염화물이 원인이 되는 부식의 문제점을 설명하기 위해, 본 출원인은 도 1을 제시하며, 도 1은 파쇄성 부식 생성물층으로 피복된 과열기 튜브의 거친 폐표면을 클로즈업하여 보여주는 사진이고, 도 2는 과열기 튜브의 반대 측으로 연장되는, 심각한 일반적인 금속 손실을 보여주는 사진이다. 본 발명은 이러한 부식 타입을 모니터링하는 방법을 제공하고, 과열기 튜브의 빈번한 교체 또는 고온 강(steel)의 구성이 피해질 수 있도록 제어할 수 있다.
부식에 대한 화학반응은, 소각기 보일러 튜브의 부식 발생 및 진행에 대한 설명을 돕는 가능성있는 일련의 화학 반응을 개략적으로 나타내는 도 3을 참조로 하여 상기에 설명되어 있다. 염화물이 문제의 원인으로서 확인된 경우, SO3 또는 이의 전구체를, 상기 문제에 가장 직접적으로 대처하는 방식으로 부식성 분위기에 도입시킴으로써 부식이 억제될 수 있다. 이와 관련하여, 스미르니오티스(Smyrniotis) 등의 미국 특허 제 5,740,745호 및 5,894,806호 및 미국 특허 출원 제 10/754072호는, 발명에 사용되어 증진될 수 있는 공정 방식 및 제어에 대해 교시하고 있다. 표적화된 형태로 SO3 또는 전구체 화학물질을 도입시킴으로써 부식을 모니터링하고, 이를 보정하는 것은 부식 및 이것의 부정적인 결과를 경감시키는 데 효과적일 수 있다. 본 발명은 SO2 또는 SO3를 바람직하게는 설페이트 염, 비설파이트 염, 황 또는 황산, 예를 들어, H2SO4의 형태로, 그리고 상기 개략적으로 나타낸 염화물 화학반응을 방해하여 염화물을 기체상 형태로 유지시키도록 도와주는 농도 및 위치로, 방출시킬 수 있는 황 화합물을 첨가하는 것을 제공한다. SO2 또는 SO3의 대체 공급원은 황을 직접 연소시켜 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명은 과열기 튜브 대체, 물질 업그레이드 및 시스템 중지 시간으로 소비되는 것보다 훨씬 더 많은 양을 절약하게 하는 제어방법으로 화학물질의 양을 신중하게 제한 적용시킴으로써 공정 및 화학물질의 사용을 개선시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 노 내 프로브(10)를 이용하는 본 발명의 장치의 일 구체예에 대한 개략도이고, 도 5는 도 4와 관련하여 기술된 프로브(10)의 단면에 대한 개략도이다. 바람직한 장치는, 보일러 외측에 고정되고, 부식이 의심되는 문제 지점에 도달하는데 필요한 길이로 보일러 내로 연장될 수 있는 프로브; 냉각 유체 공급원, 및 프로브를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체를 프로브 내로 유도하기 위한 수단; 프로브와 관련된 온도 감지 수단; 및 냉각 유체의 프로브로의 공급을 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 것이다. 상기 프로브는 시각적 및 물리적 관측을 위해 보일러로의 삽입 및 이로부터의 회수를 허용하도록 구성되어 있다.
도 4는 데이타 로거(data logger) 제어기(12)에 전기적으로 접속되고, 냉각 공기 공급원(14)에 작동가능하게 접속되어 있는 부식 모니터링 프로브(10)의 바람직한 형태를 보여준다. 프로브(10)는 보일러의 벽에 위치한 마운트(mount)(미도시됨)로부터 보일러로 삽입시키기에 적합한 길이의 외측 튜브(16)로 구성된다. 프로브(10)의 외측 튜브(16)는 바람직하게는 튜브, 예를 들어, 부식 문제를 제공하는 과열기 보일러 튜브와 동일한 물질로 제조되나, 작동 조건 하에서 튜브 금속의 특성과 상호관련있는 공학적 디자인에 기초하여 선택된 합금으로 되어 있을 수 있다. 시험 프로브의 외측 튜브(16)는 1년 간격과 같이 긴 기간 동안 계획적으로 중지되기보다는, 배연의 부식성을 측정하는 주기적 초음파 시험(Ultrasonic Testing(UT))에 의해 측정되거나 매우 복잡한(고비용의) 장치로 처리될 수 있다. 온-라인 측정의 바람직한 방법은, UT 측정을 위해 보일러가 온-라인 상태를 유지하면서, 상기 프로브를 일정 온도에서 소정의 위치에서 보일러의 내측 조건에 노출시킨 후, 프로브를 주기적으로 제거하는 것을 포함한다. UT 측정은 공학적 설계에 의해 결정된 간격에서 이루어질 것이며, 매주와 같이 자주 측정될 수도 있다. 이후, UT 측정치에 기초하여 소정의 부식 목표에 도달된 후, 또는 소정의 시간 경과 후(예를 들어, 노출후 25일 내지 30일 후), 프로브(10)의 외측 튜브(16)를 보일러로부터 회수하여, 잔류하는 금속 두께의 상세한 금속조직학적 분석 및 물리적 측정을 위해 실험실로 보낼 수 있다.
부식 모니터의 또 다른 타입은 표면이 연소 생성물에 노출되어 있는, 튜브의 표면에서 발생하는 전기화학적 노이즈를 측정하는 것이다. 브린(Breen) 등의 미국 특허 제 6,478,948호에는 이러한 프로브가 기술되어 있으며, 이들은 낮은 NOx 조건이 부식을 초래할 수 있다고 전제하고 있기 때문에 전기화학적 노이즈를 측정한 후, 산소에 대한 연료의 비를 조정함으로써 부식을 제한하는 데 프로브가 어떻게 사용되는 지를 논의하고 있다. 브린 등은 상기 프로브가 NOx 제어 수단을 변경시키지 않고 부식 억제에 유용할 수 있음을 결론지었다. 브린 등의 부식 모니터에 대한 상세 내용은 본원에 참조로 인용된다. 프로브는, 측정된 전기화학적 노이즈로부터 부식율을 측정하는 컴퓨터 및 소프트웨어를 구비한 부식 모니터에 연결된다. 부식율은 이 부식율이 허용가능한 범위내에 있는 것인 지를 결정하기 위해 표준과 비교된다. 그렇지 않을 경우, 부식율 및/또는 화학물질의 첨가 위치가 변경될 수 있다. 본 발명의 프로브(10)에서와 같이, 브린 등의 프로브는 이의 온도를 제어하도록, 바람직하게는 일정 온도가 되도록 피복(jacket)될 수 있다.
일 바람직한 작동 형태에 있어서, 도 4에 도시된 프로브(10)는 금속 손실에 대해 시험된 후, 보정을 위해 펜던트 튜브의 이력 손실율과 비교된다. 이 데이타는 단독으로 사용되거나, 표준과 비교된 프로브(10) 손실이 인지된 대조에서의 비교를 위해 금속 표면 상의 충격 및 표면의 시각적 관측과 함께 사용될 수 있으며, 비교 결과는 대조군 부식에 대한 화학적 처리를 조정하기 위해 사용된다. 몇몇 경우에서, 본 발명의 방법은 다수개의 프로브(10)를 사용할 것이다. 프로브의 배치는 전산유체역학, 관측 및/또는 시행착오에 의해 달성될 수 있다.
프로브(10)는 세개의 열전쌍을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 열전쌍(18)은 외측 튜브(16)의 온도를 감지하기 위한 것이며, 바람직하게는 외측 튜브(16)에 용접된다. 예를 들어, 팁(21)이 과열되지 않도록 프로브(10)의 외측 튜브(16)의 팁(21)의 온도를 모니터링하기 위한 제 2 열전쌍(20)이 적합한 거리, 예를 들어 프로브(10)의 말단으로부터 1-3 피트에 위치한다. 또한, 중요하게는 본 발명에 의해, 보일러 내 연소 기체의 온도를 감지하기 위해 소정 위치에 프로브(10)의 외측 튜브(16)의 벽을 통해 연장되는 제 3 열전쌍(22)이 구비된다. 열전쌍의 정확한 수, 타입 및 위치는 각각의 개별 유닛에 대한 설계가 결정할 것이며, 가능성있게는, 열전쌍이 다른 효과적인 온도 감지 수단 및 기술로 교체될 수 있다.
주지되는 바와 같이, 프로브(10)는 일정 온도로 유지된다. 이는 제어가능한 공급원(14)으로부터 냉각 공기를 제공하고, 이를 적합한 도관, 예를 들어 가요성의 꼬여진 호스(24) 및 적합한 커플링에 의해 프로브(10)의 내부로 통과시키고, 이를 튜브(16)의 개방 단부를 빠져 나가게 함으로써 달성될 수 있다. 제어 밸브(26)는 제어기(12)로부터 제어 신호를 수신하고, 이는 필요에 따라 공기를 공급하여 프로브(10)의 온도를 소정의 온도 범위내로 유지시킨다. 작동시, 열전쌍(18 및 20)은 각각의 위치에서 온도를 감지하여 적합한 라인(28)을 통해 (또는 미도시된 무선 수단에 의해) 제어기(12)에 온도를 표시하는 감지된 신호를 송신한다. 제어기(12)는 감지된 신호를 기준값과 비교하고, 비교에 응답하여 제어 밸브(26)에 제어 신호를 송신한다. 제어 신호에 응답하여, 제어 밸브(26)는 냉각 공기의 공급을 조정하여 필요한 양을 프로브(10)에 제공함으로써 목적하는 온도를 유지시킬 수 있다.
밸브(26)는 목적하는 바대로 제어하기에 적합한 임의의 타입일 수 있으며, 바람직하게는 디지탈 포지셔너(digital positioner)를 구비한 공기량 제어 밸브이다. 프로브(10)의 외측 튜브(16)는 바람직하게는, 시험 및 교체를 위해 용이하게 제거할 수 있게 하는 수단, 예를 들어, 나사결합된(threded) 결합부에 의해 프로브 하우징(30)에 부착된다. 또한, 하우징(30)은 바람직하게는, 신속한 커플링 및 제거를 위해, 공기 호스(24)로의 용이한 연결을 가능하게 하는 피팅(fitting)(32)을 구비한다. 또한, 하우징(30)은 보일러 벽 상에 위치한 지지 메카니즘(미도시됨)으로의 부착을 확실히 하기 위한 나사결합된 피팅 또는 그 밖의 연결 수단을 포함한다.
도 4에 도시된 본 발명의 장치는 부식 억제 공정을 위한 작업 조건을 선택하고 변경시키는 데 사용될 수 있는 데이타를 수집하는 데 유용하다. 소정 기간에 걸쳐 소정 온도에서 프로브(10)를 작동시키고, 시험 기간에 걸쳐 적절한 간격에서 프로브의 상이한 세로방향 세그먼트에서 부식을 측정하는 것이 바람직하다. 상이한 온도에서의 일련의 측정은 기준선 조건을 결정하고, 제어 파라미터를 설정하고/하거나 조정하는 것을 도울 수 있다. 이것은 하나의 프로브를 일련의 연속 시험에 사용하거나, 다수의 프로브를 일련의 중복 시험에 사용함으로써 달성될 수 있다. 도 6은 노출 기간 동안 상이한 시점에서 UT 측정치를 나타내는 그래프이며, 도 7은 프로브 상의 상이한 위치에서 남아있는 벽 두께를 나타내는 그래프이다. 도 8은 처리 및 비처리 UT 측정 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다. 이러한 타입의 데이타는 초기 작업 조건을 셋팅하는 것과 제어 파라미터를 조정하는 것 둘 모두에 매우 유용하다.
본 발명에 따르면, 수계 혼합물 중의 황 함유 물질이, 염화물 염의 이들의 설페이트 형태로의 전환을 최대화하도록 설계된 형태로 보일러 내의 문제되는 지점에 그리고 사실상 불꽃 가까이에 주입하기 위해 표적화된다. 주요 화학 반응은 하기와 같은 것으로 여겨진다:
2XCl + SO3 + H2O + → X2SO4 +2HCl
여기에서, X는 적합한 금속 음이온, 예를 들어, 나트륨, 칼륨 등과 같은 알칼리 금속일 수 있다.
500℃에서 SO3 부재하에, 침착물 중에 존재 하는 NaCl 및 철 산화물은 상기 논의된 바와 같이 Cl2를 형성할 수 있는 것으로 여겨진다. 약 500℃ 초과의 온도에서 금속 튜브에 인접하는 Cl2의 존재를 감소시키는 것이 중요하고, SO3 시약의 도입이 본 발명에 따른 바람직한 부식 억제 방식인 것으로 여겨진다. 형성되는 침착물에 적용하기 위한 바람직한 SO3 시약은 사용하기에 적합한 임의의 농도의 설페이트 염(예를 들어, ZnSO4), 비설파이트 염, 예를 들어, 아황산나트륨, 황 및/또는 황산, 또는 황의 연소로부터의 동일반응계 또는 라인 상에서 생성된 SO3이다. 아황산나트륨, ZnSO4 및/또는 황산의 농축된 용액을 사용하는 것이 가능하나, 시약은 일반적으로 보일러 내의 목적하는 영역으로의 사용을 허용하기에 충분한 물로 희석된다. 일반적으로 약 10 내지 90중량%의 농도가 1:3 내지 3:1의 연소 기체 중 황 대 염소의 몰비로 사용될 것이다. 염소에 기초한 화학량론에 근접한 비가 바람직하다.
화학 처리제 및 노 주입시 표적화되는 위치를 선택하기 전 및 후, 주입 방법 및 화학물질 선택 및 도입 파라미터가 본 발명의 방법 및 장치에 의해 모니터링되어, 부식을 감소시키기 위한 하나 또는 그 초과의 제어 파라미터가 조정된다. 처리 및 화학물질은 폐기물 에너지 전환 보일러 내의 염화물 부식에 대한 문제를 경감시키기 위한, 본원에 참고 문헌으로 통합되는 스미르니오티스(Smyrniotis) 등의 미국 특허 제 5,740,745호 및 제 5,894,806호, 및 미국 특허 출원 제 10/754072호에 기술된 타입일 수 있다.
상기 기재는 본 발명의 실시 방법을 당업자들에게 교시할 목적으로 기술된 것이다. 상기 기재를 숙지한 당업자들에게는 자명하게 될, 모든 자명한 변경 및 변형을 자세히 기술하고자 의도한 것은 아니다. 그러나, 이러한 모든 자명한 변경 및 변형은 하기 청구의 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 의도된다. 청구의 범위는 구체적으로 다르게 명시하지 않는 한, 의도되는 목적에 부합하는 데 효과적인 임의의 순서로 청구된 구성 요소 및 단계를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 부식성 분위기를 갖는 보일러 내 부식도를 모니터링하고, 모니터링된 부식도에 대응하여 선택된 화학 처리제의 첨가 속도로 SO2, SO3, 또는 이의 전구체를 함유하는 화학 처리제를 도입하여 보일러 내 금속 표면의 고온 부식 문제를 조절하거나 방지하는 것을 포함하는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 보일러 내 소정의 작업 위치에, 부식성 표면을 지닌 일정 온도 프로브(probe)를 배치시키고; 공학적 설계에 의해 결정된 간격에서 시각적 및/또는 물리적 관측을 위해 프로브를 회수하고; 프로브 관측치와, 보일러 부재의 부식에 대한 표준 데이타와의 비교에 기초하여, 프로브에 대한 부식도를 보정하고; 보정된 프로브의 관측치를 이용하여 보일러 내로의 화학 처리제의 도입을 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 보일러 내 부식도를, 프로브, 및 보일러 내 위치한 프로브에서의 전기화학적 노이즈를 확인하기 위한 신호 프로세서를 이용하여 모니터링하고; 보일러 내 모니터링된 부식도 값을, 보일러 내 부식에 대해 허용되는 범위의 표준 값과 비교하는 단계를 추가로 포함하는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 프로브가 일정 온도 프로브인, 보일러 내 부식 억제 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 보일러가 폐기물 에너지 전환 보일러(waste energey boiler)인, 보일러 내 부식 억제 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 부식 모니터용 프로브를 최초 위치에 배치하고, 화학 처리제를 도입하기 위한 최초 도입 파라미터가 전산유체역학적 측정치를 기초로 하는 단계를 추가로 포함하는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  7. 제 1항에 있어서, SO2 또는 SO3를 설페이트 염, 비설파이트 염, 황 또는 황산의 형태로 방출시킬 수 있는 황 화합물을 보일러 내 부식성 분위기에 도입하는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서, 프로브의 부식성 표면에 대해, 남아있는 금속 두께의 초음파 시험(ultrasonic testing: UT) 측정, 및 금속조직학적 분석 및 물리적 측정이 실시되는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 부식이, 보일러 외측에 고정되고 부식이 의심되는 문제 지점에 도달하는데 필요한 길이로 보일러 내로 연장될 수 있는 프로브의 사용에 의해 모니터링되고,
    상기 프로브는, 시각적 및 물리적 관측을 위해 보일러 내로의 삽입 및 보일러로부터의 회수가 가능하도록 구성되며, 냉각 유체 공급원; 프로브를 냉각시키기 위해 냉각 유체를 프로브 내로 유도하기 위한 수단; 프로브와 관련된 온도 감지 수단; 및 냉각 유체의 프로브로의 공급을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는, 보일러 내 부식 억제 방법.
  11. 고온 부식이 문제되는 보일러에 대한 작업 조건 하에서 실시간으로 부식을 모니터링하는 방법으로서,
    보일러내 소정의 작업 위치에서 프로브 및 그 주변의 온도를 감지하는 수단과 함께 부식성 부분을 갖는 냉각된 프로브를 포함하는 장치를 배치시키고;
    공학적 설계에 의해 결정된 간격에서 시각적 및/또는 물리적 관측을 위해 프로브를 회수하고;
    프로브의 관측치와, 보일러 부재의 부식에 대한 표준 데이타와의 비교에 기초하여, 프로브에 대한 부식도를 보정하고;
    보정된 프로브의 관측치를 이용하여 프로브의 소정 위치에 인접한 금속 표면의 부식도를 측정하는 것을 포함하며,
    상기 프로브는, 냉각 공기의 제어된 공급원으로의 연결을 위해 구성되고, 냉각 공기를 보일러로 배출하기 위한 개방 단부를 구비한 튜브; 프로브 온도를 모니터링 하기 위한 하나 이상의 열전쌍; 및 보일러 내 연소 기체의 온도를 모니터링하기 위한 하나 이상의 열전쌍을 포함하는, 부식 모니터링 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 보일러가 폐기물 에너지 전환 보일러인, 부식 모니터링 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 프로브의 사용에 의해 관측된 부식이, 금속 표면의 고온 부식 문제를 조절하거나 방지하기 위해 화학 처리제의 도입을 설정하거나 조절하는 데 사용되는, 부식 모니터링 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 화학 처리제가 SO2, SO3, 또는 이의 전구체를 포함하는, 부식 모니터링 방법.
  15. 제 14항에 있어서, SO2, SO3, 또는 이의 전구체를 포함하는 화학 조성물이, 부식을 감소시키기에 충분한 양의 설페이트 염, 비설파이트 염, 황 또는 황산을 포함하는, 부식 모니터링 방법.
  16. 냉각 공기의 제어된 공급원으로의 연결을 위해 구성되고, 냉각 공기를 보일러로 배출하기 위한 개방 단부를 구비한 튜브; 프로브 온도를 모니터링 하기 위한 하나 이상의 열전쌍; 및 보일러 내 연소 기체의 온도를 모니터링하기 위한 하나 이상의 열전쌍을 포함하는 프로브를 포함하는, 부식을 측정하도록 폐기물 에너지 전환(WTE) 보일러 내 작동 조건에 노출되고 제거될 수 있는 장치.
  17. 고온 부식이 문제되는 보일러에 대한 작업 조건 하에서 실시간으로 부식을 모니터링하는 부식 억제 방법으로서,
    전산유체역학을 이용하여, 보일러내 작업 위치에서 제 16항에 기재된 하나 또는 그 초과의 프로브의 최초 위치, 및 화학 처리제의 도입을 위한 최초 도입 파라미터를 결정하고;
    공학적 설계에 의해 결정된 간격에서 시각적 및/또는 물리적 관측을 위해 프로브를 회수하고;
    프로브의 관측치와, 보일러 부재의 부식에 대한 표준 데이타와의 비교에 기초하여, 프로브에 대한 부식도를 보정하고;
    보정된 프로브의 관측치를 이용하여 보일러 내로의 화학 처리제의 도입을 제어하는 것을 포함하는, 부식 억제 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 화학 처리제가 SO2, SO3, 또는 이의 전구체를 포함하는, 부식 억제 방법.
  19. 제 18항에 있어서, SO2, SO3, 또는 이의 전구체를 포함하는 화학 조성물이, 부식을 감소시키기에 충분한 양의 설페이트 염, 비설파이트 염, 황 또는 황산을 포함하는, 부식 억제 방법.
  20. 보일러 외측에 고정되고 부식이 의심되는 문제 지점에 도달하는데 필요한 길이로 보일러 내로 연장되며 냉각 공기를 배출시키기 위한 개방 단부를 구비할 수 있는 프로브; 냉각 공기의 제어가능한 공급원; 프로브를 냉각시키기 위해 냉각 공기를 프로브 내로 유도하기 위한 수단; 프로브와 관련된 온도 감지 수단; 및 냉각 공기의 프로브로의 공급을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는, 화학 처리제의 계량 위치 및/또는 계량 속도, 및 화학 처리제의 첨가 위치 및/또는 첨가 속도를 측정하기 위한 보일러 내 부식 측정 장치.
KR1020077029517A 2005-05-17 2006-05-16 보일러 내의 부식 억제 방법 KR101110485B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US68178605P 2005-05-17 2005-05-17
US60/681,786 2005-05-17
PCT/US2006/018722 WO2006124772A2 (en) 2005-05-17 2006-05-16 Process for corrosion control in boilers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080024133A KR20080024133A (ko) 2008-03-17
KR101110485B1 true KR101110485B1 (ko) 2012-01-31

Family

ID=37431980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077029517A KR101110485B1 (ko) 2005-05-17 2006-05-16 보일러 내의 부식 억제 방법

Country Status (9)

Country Link
US (2) US20060290935A1 (ko)
EP (1) EP1882028A4 (ko)
JP (2) JP5165556B2 (ko)
KR (1) KR101110485B1 (ko)
CN (1) CN101283265B (ko)
AU (1) AU2006247413B2 (ko)
RU (1) RU2364791C1 (ko)
TR (1) TR200707945T1 (ko)
WO (1) WO2006124772A2 (ko)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI117631B (fi) * 2005-06-16 2006-12-29 Valtion Teknillinen Menetelmä kloorin kerrostumisen estämiseksi kattilan lämpöpinnoille
US7553463B2 (en) * 2007-01-05 2009-06-30 Bert Zauderer Technical and economic optimization of combustion, nitrogen oxides, sulfur dioxide, mercury, carbon dioxide, coal ash and slag and coal slurry use in coal fired furnaces/boilers
DE102007056580B3 (de) 2007-11-23 2009-04-02 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Flugstrom-Sulfatierung von Rauchgasinhaltsstoffen
FI20075891L (fi) * 2007-12-10 2009-06-11 Metso Power Oy Menetelmä korroosion estämiseksi kattilan lämmönsiirtopinnoilla ja lisäaineen syöttöväline
US20100028202A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 Zhaoyang Wan Proactive control system for an industrial water system
DE102008064321A1 (de) * 2008-09-19 2010-04-01 Ecoenergy Gesellschaft Für Energie- Und Umwelttechnik Mbh Externe Frischluftvorwärmung bei Feststofffeuerungen
DE102009007783B3 (de) 2009-02-06 2010-08-26 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren zur Reduzierung des Schadstoffpotentials in Abgasen und Rückständen von Verbrennungsanlagen
US20110017110A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Higgins Brian S Methods and systems for improving combustion processes
US8442853B2 (en) * 2009-10-12 2013-05-14 Patrick D. Abbott Targeted equipment monitoring system and method for optimizing equipment reliability
DE102009053719A1 (de) * 2009-11-18 2011-05-19 Technische Universität Darmstadt Korrosionssonde
US9303870B2 (en) 2009-12-11 2016-04-05 Power & Control Solutions, Inc. System and method for injecting compound into utility furnace
US20110132282A1 (en) 2009-12-11 2011-06-09 Christopher L. Abeyta System and method for injecting compound into utility furnace
US9920929B2 (en) 2011-06-13 2018-03-20 Ecolab Usa Inc. Method for reducing slag in biomass combustion
US9500461B2 (en) * 2011-12-14 2016-11-22 Exxonmobil Research And Engineering Company Method for quantifying corrosion at a pressure containing boundary
JP6309709B2 (ja) * 2012-12-28 2018-04-11 川崎重工業株式会社 腐食抑制装置付きボイラ及びボイラの腐食抑制方法
DE102013011149A1 (de) * 2013-01-28 2014-07-31 Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik Messapparatur, Verfahren zum Untersuchen von Belägen auf einer Belagssonde, Verbrennungsanlage und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Verbrennungsanlage
DE102013007529B3 (de) * 2013-05-03 2014-05-15 Chemin Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Veränderung von Werkstoffen durch Gasströme
CN105451002B (zh) * 2015-12-31 2018-06-29 天津市三特电子有限公司 高温窑炉高清工业电视监控系统及其监控方法
CN109690265A (zh) * 2016-08-04 2019-04-26 燃料技术公司 用于黑液回收锅炉的沉积物控制
KR101946567B1 (ko) * 2017-01-12 2019-02-11 주식회사 포스코건설 보일러의 부식방지 제어장치 및 제어방법
WO2018182406A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Minplus B.V. A method of reducing corrosion of a heat exchanger of an incinerator comprising said heat exchanger
KR101941175B1 (ko) * 2017-04-27 2019-01-23 한국생산기술연구원 고온 부식 유도형 프로브
CN107589063B (zh) * 2017-09-11 2020-01-21 江西师范大学 一种动态大气腐蚀区域地图数据处理方法、装置及系统
CN109269974A (zh) * 2018-11-20 2019-01-25 重庆市特种设备检测研究院 一种锅炉用在线电化学腐蚀速率的测试方法
CN110470787A (zh) * 2019-07-05 2019-11-19 江苏省镔鑫钢铁集团有限公司 一种钢渣精粉全铁含量检测系统及检测方法
CN110608992A (zh) * 2019-10-17 2019-12-24 浙江大学 一种测试垃圾焚烧锅炉受热面金属材料耐高温腐蚀性能的探针装置及方法
DE102019128549A1 (de) * 2019-10-22 2021-04-22 Chemin Gmbh Sonde, Kesselanordnung und Verfahren
CN111638177B (zh) * 2020-06-12 2021-08-17 东风汽车集团有限公司 丝状微电极及其对电化学腐蚀速率的修正方法与应用
CN111855547B (zh) * 2020-07-16 2023-02-03 东北电力大学 中低温烟气换热设备积灰腐蚀磨损状态可视化智能监测系统及其方法
CN114252391B (zh) * 2020-09-21 2023-11-14 宝山钢铁股份有限公司 钢材焊接接头耐工业大气腐蚀性能的评价方法
CN112240556B (zh) * 2020-10-20 2022-11-01 江苏天楹等离子体科技有限公司 一种垃圾焚烧炉烟气余热利用装置
KR102231686B1 (ko) * 2020-11-09 2021-03-24 주식회사 이비알 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물
CN113624528B (zh) * 2021-07-30 2023-12-29 齐鲁工业大学 一种基于酸-灰耦合作用机理的锅炉尾部积灰与腐蚀预测系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020117401A1 (en) 2001-02-26 2002-08-29 Breen Bernard P. Method of monitoring and controlling corrosion of furnace boiler tubes
US6677765B2 (en) 2002-04-02 2004-01-13 Esa Corrosion Solutions, Llc Detection, measurement and control of ammonia in flue gas

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3259461A (en) * 1961-08-23 1966-07-05 Reynolds Metals Co Methods for measuring the corrosion rate of test specimens or the like
US3864458A (en) * 1973-06-11 1975-02-04 Dorr Oliver Inc Fluid bed incineration of chloride-containing waste streams
US3861876A (en) * 1973-07-30 1975-01-21 Nalco Chemical Co Constant temperature cold-end corrosion probe
US5353722A (en) * 1993-08-16 1994-10-11 Rollins Environmental Services, Inc. Preventive slag viscosity control by detection of alkali metals in the off-gases
JP3004557B2 (ja) * 1995-02-09 2000-01-31 三菱重工業株式会社 都市ごみ焼却プラントの運転方法
JPH09241667A (ja) * 1996-03-11 1997-09-16 Toa Netsuken Kk 都市ごみおよび／または汚泥焼却プラント用防食添加剤とその使用方法
US5740745A (en) * 1996-09-20 1998-04-21 Nalco Fuel Tech Process for increasing the effectiveness of slag control chemicals for black liquor recovery and other combustion units
ATE368002T1 (de) * 1999-06-03 2007-08-15 Rohm & Haas Verfahren zur erzeugung von wiedergewinnbaren schwefelenthaltenden verbindungen aus einem abfallsäurestrom
JP2002106822A (ja) * 2000-06-22 2002-04-10 Nkk Corp ごみ焼却炉及びその操業方法
SE520927C2 (sv) * 2001-01-26 2003-09-16 Vattenfall Ab Förfarande vid drift av en värmeproducerande anläggning för förbränning av klorinnehållande bränslen
JP3485908B2 (ja) * 2001-06-28 2004-01-13 川崎重工業株式会社 腐食モニタリングセンサー並びに該センサーを用いる腐食速度推定方法及び装置
CN2550666Y (zh) * 2001-10-16 2003-05-14 上海理工大学 一种火焰监测诊断测量装置
US6997119B2 (en) * 2002-07-23 2006-02-14 Radway Jerrold E Combustion emissions control and utilization of byproducts

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020117401A1 (en) 2001-02-26 2002-08-29 Breen Bernard P. Method of monitoring and controlling corrosion of furnace boiler tubes
US6677765B2 (en) 2002-04-02 2004-01-13 Esa Corrosion Solutions, Llc Detection, measurement and control of ammonia in flue gas

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008541005A (ja) 2008-11-20
RU2364791C1 (ru) 2009-08-20
JP2011237174A (ja) 2011-11-24
JP5165556B2 (ja) 2013-03-21
US7845292B2 (en) 2010-12-07
CN101283265B (zh) 2012-06-20
WO2006124772A2 (en) 2006-11-23
EP1882028A4 (en) 2014-04-30
RU2007141732A (ru) 2009-06-27
EP1882028A2 (en) 2008-01-30
US20060290935A1 (en) 2006-12-28
KR20080024133A (ko) 2008-03-17
CN101283265A (zh) 2008-10-08
WO2006124772A3 (en) 2008-01-03
US20070119352A1 (en) 2007-05-31
JP5406895B2 (ja) 2014-02-05
TR200707945T1 (tr) 2008-05-21
AU2006247413B2 (en) 2012-07-05
AU2006247413A1 (en) 2006-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101110485B1 (ko) 보일러 내의 부식 억제 방법
Huijbregts et al. Latest advances in the understanding of acid dewpoint corrosion: corrosion and stress corrosion cracking in combustion gas condensates
Bahadori Corrosion and materials selection: a guide for the chemical and petroleum industries
US5527471A (en) Iridium material for hydrothermal oxidation environments
Otsuka Chemistry and melting characteristics of fireside deposits taken from boiler tubes in waste incinerators
Colahan et al. Black powder formation by dewing and hygroscopic corrosion processes
JP2010117095A (ja) 腐食抑制方法
US20030183537A1 (en) Method of spatial monitoring and controlling corrosion of superheater and reheater tubes
Almazrouee et al. High temperature corrosion of martensitic steel of reheater pipes in a desalination power plant
JP4968734B2 (ja) オーステナイト鋼の使用温度推定方法
USAMI et al. New S-TENTM1: An Innovative Acid-Resistant Low-Alloy Steel
Krause et al. Corrosion and Deposits From Combustion of Solid Waste: Part 2—Chloride Effects on Boiler Tube and Scrubber Metals
Martin et al. Evaluation of chloride corrosion reduction with chemical additives at Maine Energy Recovery
Edori Corrosion Evaluation and Corrosion Inhibitors Influence in the Furnace Internal Wall Tubes of the Refinery Boiler
Turnbull Stress corrosion cracking of duplex stainless steels in concentrated brines-a critique of testing.
JP2003202101A (ja) 石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法
Shamanna et al. Fireside corrosion of selected alloys by ash recovered from coal-water slurry combustion
FISHER New Methods of Simulating Corrosive Plant Conditions in the Laboratory
Krueger Operation experience and future perspectives with degradation at high steam parameters in WTE-plants
Agarwal et al. Case Histories on the Use of Nickel Alloys in Municipal and Hazardous Waste Fueled Facilities
Gullberg Overcoming Corrosive Processes with High-Alloyed Stainless Steels.
Holmes et al. Materials for Service in Municipal Waste-& Biomass-Fired Power Generation… a Review of Recent Experience
Al-Luqman et al. Corrosion Mitigation And Monitoring In Sulfur Recovery Units
Azarmi et al. Evaluation of advanced weld overlay, thermal spray and laser clad coatings in an operating waste wood fired biomass boiler. Colin Davis
Al-Faqeer et al. Hydrogen permeation application to crude unit overhead corrosion monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150107

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170112

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180108

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee