火电厂锅炉腐蚀原因及防范措施

戴昕 山西国峰煤电有限责任公司

引言

1 锅炉高温腐蚀的产生的原因

1.1 化学腐蚀

燃煤锅炉在燃烧过程中会产生三种具有腐蚀作用的盐，分别是：硫酸盐，氯化物和硫化物。从产生的原理上看，硫酸盐腐蚀主要发生在锅炉中的高温加热的表面上；而氯化物腐蚀最为严重的部位通常是大型锅炉燃烧器高温区域的水冷壁管上；最后，研究显示硫化物腐蚀主要发生在大型锅炉的水冷壁管上，所以，燃煤锅炉在其使用过程中的腐蚀通常是这三种盐类综合作用的结果。

相关文献研究显示，我国火电厂内燃煤锅炉水冷壁上的腐蚀原因通常是由氯化物和硫化物导致，同时，燃烧过程中产生的烟气中的硫化氢和一氧化碳浓度上升时，会导致腐蚀速率加快。

同时，经过查阅相关文献后发现，锅炉中的腐蚀情况与锅炉内部的还原性气氛密不可分，当一氧化碳和硫化氢的浓度逐渐上升后，这种腐蚀情况会随之愈演愈烈。文献[2]中显示，腐蚀严重部位的一氧化碳浓度往往较之别的部位更高，另外，考虑到锅炉内部部分区域空气不足，从而使得该部位的硫化氢和一氧化碳富集，从而产生硫化腐蚀。

其形成过程可以表述为：当锅炉燃烧的火焰反复冲击水冷壁时，由于我国大部分煤矿石之中含有硫化铁成分，因此，当燃烧过程中一些没有完全燃烧的煤粉会辅佐在锅炉内部，同时，其中含有的硫化铁成分在高温情况下会分解为硫原子以及硫化亚铁，同时，当炉膛内部温度在350摄氏度以上时，在炉膛内的硫化亚铁表现出较强的氧化性，从而将管道腐蚀，另外，锅炉内部的还原性气氛还会使得H2S加快硫化物的腐蚀性，导致管道腐蚀，其化学反应方程可以表示为：

FeO+H2S → FeS+H2O

同时，由于氧化剂的存在，性质不稳定的FeS还会在炉膛内发生进一步的反应，生成Fe3O4和SO2，而SO2会在锅炉内部的高温环境下进一步反应生成SO3，从而再次增加了硫化物的含量，从而加剧了腐蚀作用。其化学反应方程可以表示为：

3FeS+5O2 → Fe3O 4 +3SO2

由于SO2向SO3的转化是可逆的，因此炉中的氧气过多会促进可逆反应向正向发展，因此，如果空气供应过多，则炉中的氧含量变得相对较大，锅炉燃烧过程中产生的SO3更多，因此，可以通过适当的抑制氧气含量，有效降低SO3浓度。

所以，由于我国煤矿的品质不高，FeS2含量较高，所以，炉膛内部高温部分通常表现为还原性气氛，这些都为锅炉内部的硫化物产生创造了极好的条件。

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1.2 物理问题

在锅炉设备的长期运行中，粉煤灰不可避免地会磨损。这引起锅炉尾部的加热表面的磨损泄漏的问题。一般来说，在锅炉运行过程中，如果燃料颗粒和灰烬颗粒未完全燃烧的烟道气进入尾部的受热面，由于颗粒的高速运动，它将与受热面发生碰撞。受热面管的表面上的金属表面逐渐使受热面的壁变薄，从而引起损坏受热面管的表面的问题。同时，对加热表面的管壁的损坏将形成烟气温度的偏差，扩大影响范围并影响其他加热表面的稳定性和安全性。

综上所述，煤矿中的氯元素、硫元素、钾元素以及钠元素都是造成锅炉内部发生腐蚀的根本问题，而锅炉内部的高温环境更使得煤粉及其所含有的杂质很容易在炉膛内部营造出一种还原性气氛，而这些条件，都为锅炉内部的腐蚀提供了充分条件。

2 火电厂燃煤锅炉受热面腐蚀防治与维护措施

燃煤电厂锅炉的热腐蚀导致水冷壁管壁或受热表面腐蚀区域的严重腐蚀，从而减小了金属管壁的有效厚度，从而给设备的安全稳定运行造成威胁，国内甚至有运行不足一年就因为高温区域严重腐蚀而导致的管壁爆裂案例，从而迫使电厂不得不在计划外将锅炉停运进行检修更换，严重影响了火电厂的发电计划，从而对其经济效益产生严重影响，另外，也影响了大电网的潮流分配。

因此，针对火电厂中燃煤锅炉受热面腐蚀的问题，通过梳理和参考相关文献资料和总结日常工作中的经验，列举了以下六条有针对性的防腐和维护措施，从而有效防范高温腐蚀现象，提升锅炉的使用寿命，从而提升其工作稳定性与安全性。

2.1 科学改造锅炉中的过热器

根据以上分析，化学腐蚀是影响燃煤锅炉尾部受热面正常运行的关键。为了减轻化学腐蚀问题，可以对，并将低温过热器的温度升高到露点以上。实验研究表明，在现有锅炉系统中增加低温过热器可以有效地提高过热器的温度（530℃至545℃）。

2.2 实现锅炉低氧燃烧

有效控制三氧化硫的产生是有效防止锅炉尾部受热面腐蚀的重要措施。 在这方面，对燃煤锅炉进行低氧燃烧可阻止二氧化硫转化为三氧化硫或将产生的三氧化硫转化为二氧化硫，从而实现防腐。例如，燃烧高硫煤燃料时，可以适当提高燃烧温度，使用特殊的燃烧设备，减少使用油枪的使用，可以将炉子中的氧气控制在适当的范围内或减少氧气的使用量。减少三氧化硫的形成。来防止锅炉尾部受热面腐蚀。

2.3 使用减少燃料中硫含量

在锅炉改造过程中，可以使用先进的脱硫设备来控制煤料中的硫含量从而从根本上减少二氧化硫和三氧化硫的产生种子。同时，通过科学地使用腐蚀抑制剂可以防止和控制锅炉尾部受热表面腐蚀的过程，有效防止热表面腐蚀。在采用脱硫方法时，值得注意的是，有必要做好清理锅炉烟道中灰烬堆积的工作，以避免灰烬堆积对烟道产生不利影响。

2.4 科学改造省煤器

根据文献[3]中对火电厂锅炉运行记录分析，第一个节能器之前的温度为347.8℃，第一个节能器之后的温度为281.5℃，第二个节能器之前的温度为536.4℃，装置后面的温度为462.7℃。第一和第二省煤器的实际温度与设计温度之间存在一定差异。为了满足设计要求，必须适当增加省煤器的加热面积。根据计算，一级节能器需要增加395平方米，二级节能器需要增加208平方米。不过，由于锅炉系统烟道的空间限制，无法直接增加省煤器的加热面积。更改上下节能器的结构，即将原始的裸管节能器更改为具有较高传热性能的鳍片式节能器，增加节能器的加热面积，并控制排气温度即可实现控制。

2.5 材料的科学应用

在锅炉改造过程中，除了着眼于新技术和新方法的应用外，还应加强新材料的应用。例如，玻璃，陶瓷和搪瓷材料用于制造空气预热器，以改善空气预热器的腐蚀防护。以搪瓷管为例，研究和实验表明，搪瓷管的维氏硬度明显高于金属Q235A的保持硬度，表面光滑且耐污染，因此耐磨性相对较强，而且飞扬 灰烬磨损泄漏可以减少问题。同时，搪瓷管具有很高的耐酸和传热性能，可有效减少硫酸和酸雾对设备的影响。因此，将搪瓷管应用于空气预热器和其他设备的改造具有广泛的潜在应用。

3 结论

总体而言，锅炉尾部的加热表面是火电站热工系统的重要组成部分。对火力发电厂燃煤锅炉尾部受热面的腐蚀防护和维护工作的有效开展，对改善锅炉尾部受热面的性能，实现锅炉尾部受热面的功能具有重要作用。预防腐蚀和维持燃煤锅炉的热表面工作效率是一项全面的系统性任务。在实际工作中应从全局的角度出发，结合实际情况结合防腐蚀养护方法和措施的应用，实现锅炉尾部受热面的科学转化，改善火力发电厂的燃烧效率。