Sumpor i štetan utjecaj sumpornih spojeva na rad kotolova i okoliš

Štetno djelovanje sumpornih spojeva prvenstveno se ogleda kroz niskotemperaturnu koroziju kotla i emisiju štetnih tvari u atmosferu.
 

Ovisno o tipu, loživa ulja sadrže različiti postotak sumpora. Izgaranjem goriva koje sadrži sumpor kao produkt izgaranja javlja se sumporni dioksid i sumporni trioksid. Sumporni trioksid posebno je štetan jer u kontaktu s vodom stvara sumpornu kiselinu koja uzrokuje niskotemperaturnu koroziju, zagađuje zrak i utječe na stvaranje agresivne atmosfere

Stvaranje sumpornog trioksida
Na stvaranje sumornog trioksida utječe više čimbenika.:

1. Temperatura izgaranja - Najviše sumpornog trioksida nastaje pri nižim temperaturama. Sniženjem temperature izgaranja povećava se pretvorba sumpornog dioksida u sumporni trioksid.

2. Pretičak zraka - Oksidacija sumpornog dioksida u sumporni trioksid ovisi o količini prisutnog zraka, odnosno o pretičku zraka. Što je pretičak zraka iznad stehiometrijskog odnosa veći, oksidacija sumpornog dioksida u sumporni trioksid je potpunija.

3. Katalizatori - Na stvaranje sumpornog trioksida utječe i katalitičko djelovanje željeznih oksida, čađi i posebno vanadijevog pentoksida koji se nalazi u loživim uljima.

Niskotemperaturna korozija
Izgaranjem loživog ulja koje sadrži sumpor, kao produkt izgaranja nastaje sumporni dioksid i sumporni troksid. U kemijskoj reakciji između sumpornog dioksida, sumpornog trioksida i vodene pare koja se nalazi u plinovima izgaranja nastaje sumporasta i sumporna kiselina. Sumporasta kiselina nije agresivna kao sumporna, ali je nepostojana i brzo prelazi u sumpornu kiselinu.
Hlađenjem dimnih plinova na ogrjevnoj površini kotla dolazi do kondenzacije para sumporne kiseline i vodene pare. Kondenzirana sumporna kiselina i vodena para talože se na stjenkama kotla u obliku tankog filma i otapaju željezo. Kao produkt otapanja nastaje željezni (III) sulfat koji kasnije prelazi u hrđu. Visoka korozivnost sumporne kiseline je u tome što se ona ponovo oslobađa hidrolizom željeznog (III) sulfata.
Na taj način manja količina sumporne kiseline može stalno učestvovati u korozivnim procesima.

Smanjenjem temperature dimnih plinova dolazi do kondenzacije parne faze sumporne kiseline. Temperatura pri kojoj počinje kondenzacija sumporne kiseline naziva se točkom kiselinskog rosišta. Točka kiselinskog rosišta viša je od točke vodenog rosišta i ovisi o količini sumpora u loživom ulju i konverziji sumpornog dioksida u sumporni trioksid.
S padom temperature dimnih plinova povećava se brzina stvaranja kiselinskog filma i stupnja korozije. Korozija postiže svoj maksimum kod koncentracije kiseline od cca 30 % što odgovara temperaturi koja je za 150°C do 400°C niža od točke kiselinskog rosišta.
Sniženjem temperaturi ogrjevne površine količina kondenzirane kiseline i intenzitet korozije se smanjenje i postiže svoj minimum na temperaturi između 600°C i 700°C.
Daljnjim sniženjem temperature dimnih plinova ulazimo u temperaturno područje kondenzacije vodene pare u kojem se kiselina razrjeđuje u vodi.
Što su kiseline više razrijeđene u vodi to su agresivnije prema metalima.
Zbog tog svojstva korozivno djelovanje kiselina je veće u temperaturnom području rosišta vode. Na ogrjevnoj površini u kondenziranoj vodi otapaju se male količine sumpornog dioksida i sumpornog trioksida. Na taj način povećava se količina sumporne kiseline male koncentracije ali agresivnog djelovanja.

Utjecaj sumpornog trioksida na okoliš
Svi proizvodi koji nastaju kao produkt izgaranja u većoj ili manjoj mjeri zagađuju okoliš.
Neki sumorni spojevi uzrokuju stvaranje kiselih kiša koje uništavaju okoliš.
U međusobnom kontaktu vode i sumpornog trioksida nastaje sumporna kiselina koja natapa naslage čađi. Jedan dio čestica koje su natopljene kiselinom izlaze s dimnim plinovima iz dimnjaka, zagađuju zrak i utječu na stvaranje agresivne atmosfere.

Kontrola i smanjenje sumpornog trioksida
Na smanjenje štetnog djelovanja sumpornih spojeva možemo djelovati na različite načine:
1. Korištenjem loživih ulja koja sadrže mali postotak sumpora.
2. Procesom potpunog izgaranja kad kao produkt nastaje sumporni dioksid, a ne i drugi sumporni spojevi.
3. Dovođenjem što manje količine suviška zraka uz dovoljno visoku temperaturu ogrjevne površine. Na taj se način sprječava konverzija sumpornog dioksida u sumporni trioksid.
4. Sprječavanjem kondenzacije dimnih plinova jer se na taj način sprječava stvaranje sumporne kiseline.
Na smanjenje štetnog djelovanja sumpornih spojeva možemo utjecati dodavanjem aditiva loživim uljima koji pospješuju izgaranje i neutraliziraju sumporni trioksid i eventualno kondenziranu sumpornu kiselinu.