JPS5836676B2 - 伝熱面の高温腐食防止剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボイラー等、高温下で使用する機器類の高温腐
食障害を防止するための腐食防止剤に関する。

重（原）油および石油プラントなどの残渣油を燃焼する
ボイラ炉内にはこれら燃料灰を主或分とする付着物が堆
積し、高温部管（高温過熱器、高温再熱器）では著しい
腐食減肉を生じることがある（高温腐食）。

一般に高温部管ではナｌ− ＩＪウム硫黄、バナジウム
を主戒分とする燃料灰が付着するが、その融点は７００
〜９００℃を示すものが多く管表面（５５０〜６０００
Ｃ）では固化している。

上記の高温腐食の発生要因としては種々のものが考えら
れるが、それらの中で最も影響の太きいものはＮａ２Ｓ
Ｏ４−Ｎａ・■・０系化合物による低融点化合物の生成
である。

このＮａ−ｖ−Ｏ系化合物は第１表に示すようにその融
点がもともと低く、それらがＮａ２ＳＯ４と共晶組成を
つくり、一層融点を引き下げる傾向がある。

（実罐の燃料灰においても５００゜Ｃ前後の低融点灰が
確認されている）。

燃料灰を主成分とする炉内付着物はこのように腐食性の
強いＮａ・■・Ｏ系及びＮａ２ＳＯ４−Ｎａ−ｖ−Ｏ系
化合物を多量に含んでいるが、これが固体状態で伝熱管
に付着しているときは固体と固体（付着物と伝熱管）の
接触となるため腐食反応は起こさない。

しかし付着物が溶融状態となると液体一固体の関係とな
るため急激な腐食反応が発生する。

これら低融点化合物による高温腐食の防止方法としてＣ
ａ，Ｍｇ化合物を添加し、これらがボイラ内で２０００
℃以上の高融点を有すＣａＯ，Ｍ．９０となって溶融状
態の付着物と反応して融点を上昇させ、その結果、腐食
作用を抑制させる燃料灰の高融点化が知られている。

Ｍ．ｌ９，Ｃａ化合物は燃料に添加したり直接炉内に添
加するが、従来の実罐での使用経験によると、これら添
加剤の効果が明らかになるまで半年〜１年とかなり長時
間を要している。

また早期にこれら添加剤の効果を高めるためその添加量
を増すと経済的な負担が上昇するばかりか、伝熱量への
付着が過大となって熱吸収が下りボイラとしての効率が
低下するなどの悪影響が認められている。

このほか添加剤を多量に注入すると排ガス中のＮＯｘが
増加するなどの現象もあり、排煙公害上からも好ましい
ことではない。

本発明者等は燃料灰による高温腐食障害の防止における
、Ｍ．９，Ｃａ等化合物の添加時における遅効性を改良
すべく研究を重ねていたが、伝熱管表面の水洗等による
清浄後に、水を溶媒として水溶性樹脂又は合成樹脂と、
Ｃａ，Ｍ．９，Ｓｉ等の化合物を細かく分散、懸濁した
エマルジョンを、対象とする伝熱鋼管表面に塗布したと
ころ、運転開始後まもなくから長期間にわたり、高温腐
食防止作用効果を発揮することを見出して本発明に到達
したものである。

本発明で用いられるＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ化合物としてはＣ
ａ Ｏ ｔ ＭｇＯ ， Ｓ ｔ ０２などを初めと
して、燃料雰囲気中で有毒ガスを発生しないで最終的に
前記酸化物となるような、Ｃａ（ＯＨ）２，Ｍｇ（ＯＨ
）２，ＣａＣＯ３，ＭｇＣＯ３などのものが使用され、
水溶性樹脂としてはアクリル酸エステル（共）重合体、
ポリ酢酸ビニール、ポリスチレン、スチレンーブタジエ
ン共重合体などが用いられる。

これらのものを水を溶媒として細かく分散・懸濁させて
エマルジョンにする、このエマルジョン化に際しては、
熱分解に際してＳＯ２やＨＣ７などの有毒ガスや腐食性
の残留物を残こさない界面活性剤を使用するのが好まし
い。

これらの界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアル
キルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなど
の非イオン系、トリメチルアミノエチルアルキルアミド
ハロゲニドのような陽イオン系、アルキルベタインのよ
うな両性系の界面活性剤があげられる。

陰イオン系界面活性剤は大部分が硫酸塩であるので好ま
しくない。

これらのエマルジョンの管表面への塗布は、スプレー
ハケ塗り、その他いかなる方法にても実施でき、また清
浄後の伝熱面ばかりでなく、既に燃料灰が付着している
ような状態に対しても、その上に塗布することによって
その腐食性を抑制することができる。

本発明方法により次のような効果が奏せられる。

（１）鋼管表面に塗布されたＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ等の化合
物は、ボイラ再起動後、飛来する燃料灰と反応して高融
点化合物を形或し、高温腐食の発生を抑制する。

（２）処理剤は水で自由に希釈することが可能であり、
このため火災の危険がなく、乾燥後は処理面に対して非
透水性で弾力性のある皮膜を形成する。

（３）処理剤中には樹脂成分を含むため、Ｃａ，Ｍｇ，
Ｓｉ等の化合物を単に水に溶解または分散させただけの
ものと異なり、管表面での厚膜の形或が可能であり（単
位面積当りのＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ分量が多くなる）、かつ
再起動時のサーマルショックによる脱落も少ない。

（４）施工時、処理剤は液状であるため人力の届かない
ような複雑な構造部に対しても自由に侵入し、防食効果
を発揮することができる。

（５）処理剤中の樹脂成分は炭素、水素、酸素などの元
素からなる有機化合物で構成されるため、ボイラ再起動
後は燃焼し（ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２０などを発生）、処理
鋼管はもちろん、炉内には伺ら悪影響を及ぼさない。

本発明方法はボイラ、加熱炉、ゴミ焼却炉、ガスタービ
ン等に応用できる。

実施例 ボイラの伝熱面の中で高温部管に属し、腐食性の強い燃
料灰が多量に付着し易く、その上、管自身の肉厚が過熱
器等に比較し小さい吊下型高温再熱器に本発明方法を適
用した。

なお、この処理に先立ちこの再熱器は水洗により燃料灰
がほぼ完全に除去されていた。

処理剤として下記組戒のものを調製し、水洗終了後の高
温再熱器に対して農薬散布等に用いられるスプレー器を
利用してむらなく塗布した。

本処理剤を塗布した再熱器表面には白色の皮膜がほぼ均
一に形成され、約１２時間放置後この皮膜は完全に乾燥
してその後の炉内作業等による異物の接触にも脱落する
ことがなかった。

ボイラ再起動後、約６ケ月を経過した時点で週末停止を
利用してこの高温再熱器に付着している燃料灰を採取し
性状を調査した。

その結果を、本処理前に付着していた燃料灰性状と比較
して第２表に示した。

第２表から明らかなように処理後の高温再熱器付着物中
に占めるＭｇの割合は処理前と比べると多くなっており
、その融点も約１００℃上昇していることが確認された
。

また同時に実施された外径・肉厚測定結果より処理後６
ケ月間の腐食量（減肉量）は０． １ ｍｍ以下であり
、処理前の腐食量０．４〜０．５ｍｍ／年と比較すると
、本処理は高温腐食防止に十分効果を発揮したものと考
えられる。

なお、本処理後のガス温度やＮＯｘ値にも処理前と比べ
特に変化は見られず、このため本処理が炉内に与える影
響はないものと判断される。

また上記のＭｇＯに代えてＣａＯ，ＳｉＯなどを用いた
場合、次のような融点上昇が確認されているので実用に
供し得るものと考えられ、同時にこれらを添加してもそ
の効果は消失しないので複数の添加も可能である。

Ｃａｂ（ １ ５％）添加 １２０゜Ｃ融点上
昇Ｓ１０２（ １ ５係）添加 ９００Ｃ
〃ＭｇＯ（５％）＋ＣａＯ（５％） １０５°Ｃ
〃＋ Ｓ ｉ０２ （ ５％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉからなる群から選ばれる少なく
   とも１種の化合物および水溶性の合成樹脂を水中に分散
   、懸濁させたエマルジョンからなる、高温下で使用する
   機器類伝熱面の高温腐食防止剤。