锅炉高温腐蚀防止措施
锅炉高温腐蚀发生燃高硫煤锅炉水冷壁热器束锅炉运行时烟温700℃区域高温高压条件受热面含高硫腐蚀性燃料高温烟气接触极易发生高温腐蚀高压锅炉水冷壁硫腐蚀煤粉中黄铁矿(FeS2)燃烧受热分解出硫原子产生腐蚀通常高压锅炉水冷壁火侧正面腐蚀快减薄发生爆子正面爆开子侧面减薄较少子背火侧减薄种腐蚀锅炉水冷壁造成威胁严重时月更换部分段锅炉安全济运行带危害锅炉热器高温腐蚀液态灰黏结热器壁引起腐蚀
1 高温腐蚀原
11 燃烧良火焰刷
持续燃烧良脉动火焰击炉墙时导致燃烧完全燃烧器区域附火焰中心处未燃焰流刷水冷壁时煤粉具定棱角煤粉壁磨损作种磨损加速水冷壁保护层破坏壁外露区段磨损破坏腐蚀产物形成太坚固保护膜烟气介质便急剧纯金属发生反应种腐蚀磨损相结合程加剧金属子损害程
12 燃料积灰沉积物中腐蚀成分
燃含硫量高煤粉时煤粉中黄铁矿(FeS2)燃烧受热分解出硫原子FeS2FeS+[S]烟气中存定浓度H2SSO2化合产生硫原子2H2S+SO22H2O+3[S]硫原子约350℃温度水冷壁相遇发生反应Fe+[S]FeS3FeS+5O2Fe3O4+3SO2产生腐蚀
次燃料中硫碱性物会炉高温反应生成硫酸盐硫酸盐沉积受热面会吸收SO3生成焦硫酸盐Na2S2O7K2S2O7焦硫酸盐熔点低通常锅炉受热面壁温呈熔融状态Fe2O3更容易发生反应生成低熔点复合硫酸盐3Na2SO4+Fe2O3+3SO32Na3Fe(SO4)33K2SO4+Fe2O3+
3SO32K3Fe(SO4)3温度550℃~700℃时复合硫酸盐处融化状态壁表面Fe2O3氧化保护膜破坏继续子金属发生反应造成热器腐蚀
外燃料中含氯化物炉损耗重原烟气中水硫化氢等反应生成硫酸盐Hcl气体Hcl存金属表面保护膜遭破坏加壁腐蚀燃料中含氯量增加金属腐蚀速率增加灰中含氯低02时致产生明显腐蚀含氯量达06时造成高腐蚀率
2 腐蚀产物矿物组成
腐蚀产物层物相组成铁硫化物氧化物 中间层外层铁硫化物 铁氧化铝硅酸盐 层组成进行半定量分析发现 外铁硫化物含量降低 含量分 74 64 54 铝硅酸盐含量增加 含量分中间层 22 外层 28 铁氧化
物层含量较高 26 受铝硅酸盐影响 中间层外层含量降低 含量分 14 18 外层受炉膛中氧气氧化铁氧化物含量中间层高铁硫化物氧化物腐蚀产物 硅铝质组分粘附燃煤飞灰颗粒 腐蚀类型硫化物型腐蚀
腐蚀产物显微特征微区分析
1金相显微孔结构特征
腐蚀产物具明显分层结构层结构致密外层3疏松孔具量孔隙层矿物组成较单分布较均匀高温积结晶矿物光性较强外层矿物组成复杂分布均高温积结晶矿物中分布量煤中高温分解形成球形非晶质矿物利孔隙量存腐蚀介质扩散提供通道渗透渣层部壁发生腐蚀壁推测腐蚀程 首先腐蚀介质 H2S原子硫壁金属氧化膜发生反应 壁失保护层 然进步壁基体金属反应腐蚀壁 生成铁硫化物腐蚀产物层铁硫化物 元素含量少 伴反应进行时 飞灰颗粒断粘附腐蚀产物外层 高温条件熔融 腐蚀产物外温差升高加速腐蚀进程
13 原性气氛
锅炉高温腐蚀原性气氛存着密切相关关系CO浓度方腐蚀某部位空气足煤粉燃烧程拖长未燃煤粉炉附分离碳硫聚集边界层中未燃碳进步燃烧时形成局部缺氧水冷壁附烟气处原性气氛缺氧硫完全燃烧SO2形成发生困难H2S便受热面金属发生直接反应H2S原性介质氧化性介质更具腐蚀性H2S浓度越高受热面温度越高腐蚀速度越快时原性气氛导致灰熔点温度降灰沉积物程加快导致受热面子腐蚀[S]腐蚀煤粉燃烧程中会产生定量原子硫 350～400℃时容易碳钢直接反应生成硫化亚铁 (Fe + [S] FeS)形成高温硫腐蚀 450℃开始 炉破坏作相严重生成 [S]直接穿透壁金属表面保护膜 金属晶界渗透 进步腐蚀锅炉水冷壁时氧化膜疏松 剥裂甚脱落 金属硫化腐蚀产物层相基体金属体积
2 防止高温腐蚀措施
21 调整燃烧控制煤粉细度
调整燃烧器避免火焰侧墙直接撞加强次风煤粉气流调整燃烧器煤粉流量相等保证燃烧器出口气流煤粉浓度均匀分布磨煤机出口加装动静分离器控制煤粉细度减少腐蚀发生概率降低腐蚀磨损
22 控制燃料中硫氯含量
控制燃料中硫氯含量降低腐蚀速率国外研究显示水冷壁常燃料品种变化时发生火侧严重腐蚀燃料控制腐蚀速率第道关口应燃含硫量低08煤种降低腐蚀速率
23 改善燃烧区原气氛
合理配风强化炉气流混合程时降低空预器等设备漏风采增加侧边风贴壁风等技术水冷壁附形成氧化气氛改善燃烧区氧量避免出现局部原性气氛缓解高温腐蚀发生
24 避免出现受热面超温
长期低负荷运行会造成热器工质流量流速低严重影响子外热交换造成壁温度高炉膛温度时降低造成子短时间超温应量避免长期低负荷运行时控制炉局部特燃烧器区域附火焰中心处高温度热流密度避免出现受热面壁温局部高减轻高温腐蚀
25 改善受热面状况
水冷壁热器等受热面进行热喷涂喷涂耐腐蚀材料水冷壁进行表面补焊改抗腐蚀性铁素体合金钢复合钢改善炉金属表面状况提高金属材料耐腐蚀性
26 采低氧燃烧技术
采低氧燃烧供锅炉燃烧室空气量减少燃料中硫炉膛中氧接触时生成二氧化硫转化三氧化硫转化率降低二氧化硫呈气体状态着烟气脱硫排入气三氧化硫浓度低发生高温腐蚀机会会减少时空气量减少燃烧烟气体积减排烟温度降锅炉效率提高
3 结束语
锅炉受热面发生高温腐蚀极复杂物理化学程常见型锅炉中更做锅炉受热面高温腐蚀防止工作应综合衡影响锅炉受热面高温腐蚀种素深入研究产生原实践中断探索总结 积累验制定完善预防措施保证锅炉机组安全济 运行
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锅炉高温腐蚀发生燃高硫煤锅炉水冷壁热器束锅炉运行时烟温700℃区域高温高压条件受热面含高硫腐蚀性燃料高温烟气接触极易发生高温腐蚀高压锅炉水冷壁硫腐蚀煤粉中黄铁矿(FeS2)燃烧受热分解出硫原子产生腐蚀通常高压锅炉水冷壁火侧正面腐蚀快减薄发生爆子正面爆开子侧面减薄较少子背火侧减薄种腐蚀锅炉水冷壁造成威胁严重时月更换部分段锅炉安全济运行带危害锅炉热器高温腐蚀液态灰黏结热器壁引起腐蚀
1 高温腐蚀原
11 燃烧良火焰刷
持续燃烧良脉动火焰击炉墙时导致燃烧完全燃烧器区域附火焰中心处未燃焰流刷水冷壁时煤粉具定棱角煤粉壁磨损作种磨损加速水冷壁保护层破坏壁外露区段磨损破坏腐蚀产物形成太坚固保护膜烟气介质便急剧纯金属发生反应种腐蚀磨损相结合程加剧金属子损害程
12 燃料积灰沉积物中腐蚀成分
燃含硫量高煤粉时煤粉中黄铁矿(FeS2)燃烧受热分解出硫原子FeS2FeS+[S]烟气中存定浓度H2SSO2化合产生硫原子2H2S+SO22H2O+3[S]硫原子约350℃温度水冷壁相遇发生反应Fe+[S]FeS3FeS+5O2Fe3O4+3SO2产生腐蚀
次燃料中硫碱性物会炉高温反应生成硫酸盐硫酸盐沉积受热面会吸收SO3生成焦硫酸盐Na2S2O7K2S2O7焦硫酸盐熔点低通常锅炉受热面壁温呈熔融状态Fe2O3更容易发生反应生成低熔点复合硫酸盐3Na2SO4+Fe2O3+3SO32Na3Fe(SO4)33K2SO4+Fe2O3+
3SO32K3Fe(SO4)3温度550℃~700℃时复合硫酸盐处融化状态壁表面Fe2O3氧化保护膜破坏继续子金属发生反应造成热器腐蚀
外燃料中含氯化物炉损耗重原烟气中水硫化氢等反应生成硫酸盐Hcl气体Hcl存金属表面保护膜遭破坏加壁腐蚀燃料中含氯量增加金属腐蚀速率增加灰中含氯低02时致产生明显腐蚀含氯量达06时造成高腐蚀率
2 腐蚀产物矿物组成
腐蚀产物层物相组成铁硫化物氧化物 中间层外层铁硫化物 铁氧化铝硅酸盐 层组成进行半定量分析发现 外铁硫化物含量降低 含量分 74 64 54 铝硅酸盐含量增加 含量分中间层 22 外层 28 铁氧化
物层含量较高 26 受铝硅酸盐影响 中间层外层含量降低 含量分 14 18 外层受炉膛中氧气氧化铁氧化物含量中间层高铁硫化物氧化物腐蚀产物 硅铝质组分粘附燃煤飞灰颗粒 腐蚀类型硫化物型腐蚀
腐蚀产物显微特征微区分析
1金相显微孔结构特征
腐蚀产物具明显分层结构层结构致密外层3疏松孔具量孔隙层矿物组成较单分布较均匀高温积结晶矿物光性较强外层矿物组成复杂分布均高温积结晶矿物中分布量煤中高温分解形成球形非晶质矿物利孔隙量存腐蚀介质扩散提供通道渗透渣层部壁发生腐蚀壁推测腐蚀程 首先腐蚀介质 H2S原子硫壁金属氧化膜发生反应 壁失保护层 然进步壁基体金属反应腐蚀壁 生成铁硫化物腐蚀产物层铁硫化物 元素含量少 伴反应进行时 飞灰颗粒断粘附腐蚀产物外层 高温条件熔融 腐蚀产物外温差升高加速腐蚀进程
13 原性气氛
锅炉高温腐蚀原性气氛存着密切相关关系CO浓度方腐蚀某部位空气足煤粉燃烧程拖长未燃煤粉炉附分离碳硫聚集边界层中未燃碳进步燃烧时形成局部缺氧水冷壁附烟气处原性气氛缺氧硫完全燃烧SO2形成发生困难H2S便受热面金属发生直接反应H2S原性介质氧化性介质更具腐蚀性H2S浓度越高受热面温度越高腐蚀速度越快时原性气氛导致灰熔点温度降灰沉积物程加快导致受热面子腐蚀[S]腐蚀煤粉燃烧程中会产生定量原子硫 350～400℃时容易碳钢直接反应生成硫化亚铁 (Fe + [S] FeS)形成高温硫腐蚀 450℃开始 炉破坏作相严重生成 [S]直接穿透壁金属表面保护膜 金属晶界渗透 进步腐蚀锅炉水冷壁时氧化膜疏松 剥裂甚脱落 金属硫化腐蚀产物层相基体金属体积
2 防止高温腐蚀措施
21 调整燃烧控制煤粉细度
调整燃烧器避免火焰侧墙直接撞加强次风煤粉气流调整燃烧器煤粉流量相等保证燃烧器出口气流煤粉浓度均匀分布磨煤机出口加装动静分离器控制煤粉细度减少腐蚀发生概率降低腐蚀磨损
22 控制燃料中硫氯含量
控制燃料中硫氯含量降低腐蚀速率国外研究显示水冷壁常燃料品种变化时发生火侧严重腐蚀燃料控制腐蚀速率第道关口应燃含硫量低08煤种降低腐蚀速率
23 改善燃烧区原气氛
合理配风强化炉气流混合程时降低空预器等设备漏风采增加侧边风贴壁风等技术水冷壁附形成氧化气氛改善燃烧区氧量避免出现局部原性气氛缓解高温腐蚀发生
24 避免出现受热面超温
长期低负荷运行会造成热器工质流量流速低严重影响子外热交换造成壁温度高炉膛温度时降低造成子短时间超温应量避免长期低负荷运行时控制炉局部特燃烧器区域附火焰中心处高温度热流密度避免出现受热面壁温局部高减轻高温腐蚀
25 改善受热面状况
水冷壁热器等受热面进行热喷涂喷涂耐腐蚀材料水冷壁进行表面补焊改抗腐蚀性铁素体合金钢复合钢改善炉金属表面状况提高金属材料耐腐蚀性
26 采低氧燃烧技术
采低氧燃烧供锅炉燃烧室空气量减少燃料中硫炉膛中氧接触时生成二氧化硫转化三氧化硫转化率降低二氧化硫呈气体状态着烟气脱硫排入气三氧化硫浓度低发生高温腐蚀机会会减少时空气量减少燃烧烟气体积减排烟温度降锅炉效率提高
3 结束语
锅炉受热面发生高温腐蚀极复杂物理化学程常见型锅炉中更做锅炉受热面高温腐蚀防止工作应综合衡影响锅炉受热面高温腐蚀种素深入研究产生原实践中断探索总结 积累验制定完善预防措施保证锅炉机组安全济 运行
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