ボイラーの燃焼室、過熱器などの燃焼装置では、燃料に含まれる物質が原因で配管や熱交換器を腐食させることがあります。
この腐食には「高温腐食」と「低温腐食」の2種類があり、それぞれの発生要因や対策が違います。
今回は、燃焼装置で注意するべき「高温腐食」と「低温腐食」の違いについて書きたいと思います。
高温腐食と低温腐食の違い
高温腐食と低温腐食の最も大きな違いは、読んで字のごとく腐食が発生し始める温度です。
高温腐食では、成分にもよりますが大体500℃以上、低温腐食では120℃程度で発生し始めることが多いです。
高温腐食とは？
高温腐食は、燃料中のバナジウム、ナトリウム、ニッケルなどの金属成分を含む灰が要因となって発生します。
灰に含まれる金属酸化物が伝熱面などに付着し、これが高温で融解することで、伝熱面の酸化被膜が壊され腐食を進行させます。このような腐食を高温腐食と呼びます。
高温腐食はいくつかの金属元素が要因で発生しますが、バナジウムが750~1500℃で一度、五酸化バナジウムに変化し、その後675℃の融点以上になって融解されることで腐食を発生させる現象のみ、「バナジウムアタック」という名称がついています。
高温腐食の対策
高温腐食の対策は発生要因を考慮すると、次のようになります。
- 伝熱面の温度が金属の融点以上にならないようにする。
- スートブロア（すす吹き）を実施する。
- 添加剤を入れて融点を上げる
- バナジウム、ナトリウム成分の低い燃料を使用する。
根本対策としては、排ガス温度を上昇させすぎないようにボイラーの構造を調整したり、スートブロワにより灰が長時間堆積しないようにします。また、燃料そのものに高温腐食の要因となる成分の多いものを使用しないというのも重要なポイントです。
-
【ボイラー】燃料を重油からガス炊きに更新するメリット
続きを見る
低温腐食とは？
低温腐食は、主に燃料中に含まれる硫黄成分が要因となって発生します。
硫黄が酸化され、それが排ガス中の水蒸気が凝縮した水に溶けることによって硫酸が発生し、金属面を腐食させます。
水蒸気の凝縮が始まり、伝熱面に結露水が発生すると腐食が進行するため、温度としては120℃程度で発生します。主に排ガスの温度が最も下がる節炭器（エコノマイザ）や空気予熱器などで発生します。
-
【ボイラー】排ガスの熱回収をするときに考慮するべき酸露点とは？
続きを見る
低温腐食の対策
低温腐食の対策としては次のようになります。
- 硫黄分の少ない燃料にする。
- 排ガスの熱回収温度が酸露点以下にならないようにする。
- 添加剤で硫酸を中和する。
- SO3にならないように過剰空気を減らす。
特に硫黄成分の多い燃料を使用する場合は排ガスの温度を下げすぎないように、節炭器（エコノマイザ）や空気予熱器の伝熱面積を減らすなどの考慮が必要です。
低硫黄の燃料に転換すると、省エネルギーが図れるというのは低温腐食を気にせず、排ガスの熱回収を実施できることに大きな意味があります。
-
【ボイラー】燃料を重油からガス炊きに更新するメリット
続きを見る
まとめ
- 高温腐食は主に500℃以上で発生し、金属成分を含む灰が要因。
- 低温腐食は主に120℃付近で発生し、燃料中に含まれる硫黄成分が要因。
高温腐食と低温腐食は、どちらも配管や熱交換器を腐食するということは同じですが、発生要因が全く違います。
排ガスと熱交換を行う機器を設計する場合には十分に注意する必要があります。
燃料
2021/12/22
【燃料】排ガスのO2換算って何？計算方法は？
排ガス中の窒素酸化物やばいじんの濃度を規制する場合にO2〇〇%換算という文言をみることはないでしょうか？ この記事ではO2換算とは何か、計算方法とその目的について解説したいと思います。 O2換算とは O2換算は次の式で計算することができます。 $$C=C_s×\frac{21-O_n}{21-O_s}$$ C：窒素酸化物の濃度[ppm] Cs：窒素酸化物の実測濃度 On：標準酸素濃度 Os：排ガス中の酸素濃度 計算自体は簡単ですが、なぜこのような計算を行うのか意味をしっかりと理解しておく必要があります。 ...
ReadMore
燃料
2021/8/29
【燃料】排ガス量の計算方法とは？
ボイラーなどを見ると、燃料の供給ラインに対して、排ガスのダクトがかなり大きく設計されているのを見たことはありませんか？ 今回はなぜそのような設計になるのか、燃料を燃やしたときに発生する排ガス量の計算方法について解説したいと思います。 排ガスとは 排ガスとは燃料が燃焼したときに発生する気体のことです。 主な成分は二酸化炭素CO2、水蒸気H2O、窒素N2、そして過剰に供給した酸素O2などです。計算の際に水蒸気を含めたガスを湿りガス、除いたガスを乾きガスといいます。 排ガスの量はエコノマイザでの流速や伝熱量など ...
ReadMore
燃料
2021/8/30
【燃料】凝固点・流動点の違いについて詳しく解説してみた
軽油や重油など燃料を扱う際に、流動点という言葉を聞いたことはありませんか？ 今回は凝固点、流動点の定義や使い分けについて説明します。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 凝固点とは 凝固点とは、字の通り液体が固体化するときの温度を指します。 基本的には、固体が液体になる時の温度である融点と一致しています。水であれば約０℃ですね。凝固点は、液体の物質固有の特性に影響される化学的な数値ですが、食用油などの混合物に対しても凝固点が示されています。 例えば、オリーブオ ...
ReadMore
燃料
2021/12/22
【燃料】水素を使えば地球温暖化が防げる？水素の製造方法や今後の可能性は？
トヨタ自動車が次世代自動車として他メーカーに先駆けて水素を燃料とする自動車「MIRAI」を発売しました。たまに街を走っているのを見るとつい凝視してしまいます。 「MIRAI」は水素を使った燃料電池でモーターを回して走る電気自動車でエンジンなどの内燃機関を利用するわけではありません。 水素は、燃焼後に水しか出さない燃料として地球温暖化防止策の一つとして重要視されています。 今回は、化石燃料の代わりに水素を利用すれば本当に地球温暖化は防止できるのか？そもそも水素はどうやって作られるのかについてエネルギーの観点 ...
ReadMore
燃料
2021/9/3
【燃料】発熱量の測定方法は？
単位質量あたりの化石燃料がどの程度の熱量を持つかという指標に発熱量があります。 そして燃料の発熱量を測定するのに気体燃料、液体燃料、固体燃料それぞれで決められた方法があります。今回は燃料ごとの発熱量の測定方法について解説してみたいと思います。 1. 気体燃料 気体燃料とは主に次のものがあります。 LNG（液化天然ガス） LPG（液化石油ガス） コークス炉ガス他 気体燃料の発熱量を測定するためには次の２つの方法が用いられます。 1-1. ユーカンス式流水形ガス熱量計 ユーカンス式流水形ガス熱量計は、ガスを燃 ...
ReadMore
