不锈钢锅炉管高温腐蚀爆管分析及防治措施

 浙江至德钢业有限公司针对不锈钢锅炉管高温腐蚀而引发的爆管问题进行分析并给出了相应的防范措施，分别对硫酸盐、硫化物、氯化物、以及还原性气氛对锅炉的腐蚀和爆管机理做了深入分析。提出了采取涂层的方法来减缓受热面高温腐蚀和爆管；提出根据合适的燃煤品质以及燃烧方式的方法，防止由于炉内燃煤和燃烧不合理所带来的高温腐蚀爆管。通过对锅炉高温腐蚀爆管机理分析，提出的防治措施为提高锅炉的安全稳定运行做技术支持。火力发电机组非停事故中大多是由锅炉引起，而锅炉的“四管”爆泄事故日趋增多，这将严重影响锅炉的安全经济稳定运行。而“四管”爆管主要是受热面管由于过热、腐蚀、磨损等各种原因发生破裂、泄漏，导致金属管壁的失效，甚至引起锅炉事故停机[1]。锅炉发生爆管后，需及时停炉检修、换管。在锅炉启停时，风机、水泵、压缩机等大功率电气设备空转时间较长，造成极大损失。因此，本文将对不锈钢锅炉管中产生的高温腐蚀爆管原因做分析，并提出相应的防范措施。

一、高温腐蚀的原因

 锅炉里高温受热面的高温腐蚀机理十分复杂，主要与灰分和烟气颗粒的冲蚀、燃煤的含硫量和炉膛火焰温度有关。一般可以分为硫酸盐腐蚀，硫化物腐蚀，氯化物腐蚀，以及还原性气氛引发的高温腐蚀。

 1. 硫酸盐腐蚀

 煤灰中的碱金属元素在处于高温状态时，它会挥发成气态(K、Na)。当锅炉内的高温烟气进入到对流烟道时，接触到壁温低于700℃的受热面气态K、Na成分会在管子表面凝结。当气态的碱金属和含硫煤在燃烧时产生的二氧化硫、三氧化硫发生反应，生成碱金属硫酸盐。这些低熔点的碱金属硫酸盐K2SO4、Na2SO4会沉积在水冷壁管壁上，形成熔盐。破坏水冷壁管原有的金属氧化膜，从而加快金属基体材料的高温腐蚀。

 2. 硫化物腐蚀

 在燃烧区域局部缺氧燃烧的情况下，水冷壁附近的还原性气氛氢气的含量较高，会使硫化氢气体，沿金属晶界穿过致密的磁性氧化铁层，使得硫化氢和氧化铁以及铁发生产生高温腐蚀。还原性气氛越强烈，腐蚀就更加的严重。当烟气温度在300℃~500℃，烟气中硫化氢的浓度大于0.01%时其腐蚀性最为强烈。在还原气体中能保持稳定，否则就被氧化成单质硫或更高的硫的氧化物。

 3. 氯化物腐蚀

  燃煤中存在有一定量的氯化钠等含氯化合物，在高温下会快速汽化，以气态氯化钠存在，在与烟气中的水、二氧化硫、三氧化硫等气体反应生成硫酸钠和氯化氢。氯化氢气体使管壁的氧化膜受到破坏，造成严重的水冷壁管高温腐蚀。烟气温度在400～600℃，氯化氢对管壁的腐蚀最为强烈。

 4. 还原性气氛腐蚀

 锅炉引入的分级燃烧方式，当配风不恰当时煤粉未能燃烬造成一氧化碳区域性升高。在高温下一氧化碳将与水冷壁表面氧化膜发生反应进而引发腐蚀。在还原性气氛中，烟气中的一氧化碳浓度越大，高温腐蚀越严重。

二、防治高温腐蚀的措施

 1. 采取壁面涂层

  不锈钢锅炉管内部高温腐蚀区域，涂刷耐高温防腐涂料。涂层具有较高的致密性和强度、较好的组织稳定性，具有优良的抗氧化和耐腐蚀性能，对于锅炉的高温下腐蚀有极好的保护作用。耐高温防腐涂料能够有效防止高温下腐蚀介质对金属的侵蚀，避免生成的S可以直接穿透管壁金属表面氧化膜，使氧化膜疏松，剥裂甚至脱落。

 2. 控制燃煤品质

  不锈钢锅炉管中煤燃烧时产生的烟气中带有大量灰粒，灰粒随烟气冲刷受热面管子时，因灰粒的冲击和切削作用对受热面管子产生磨损，在燃用发热量低而灰分高的燃料时更为严重。当燃用含有过量硫、钠和钾等化合物的燃煤时，更容易在金属管壁上发生高温腐蚀。因此需对燃煤品质及煤粉颗粒的粒径进行合理的控制。煤粉颗粒粗细会对高温腐蚀产生很大的影响。煤粉颗粒越大，越容易冲刷水冷壁造成磨损，并且破坏水冷壁面上的金属氧化膜，进而形成高温腐蚀。所以，控制合理的煤粉细度能够有效减缓受热面管的磨损及高温腐蚀。

 3. 调整燃烧方式

  炉内的燃烧状况直接影响着锅炉经济安全稳定运行，在燃烧过程中合理的配风将有效提高燃烧的稳定性，炉内配风不合理会造成炉内煤粉着火和燃烬差，甚至煤粉贴壁刷墙等。所以要对一次风管的煤粉流量及风速以及二次风配风方式等进行调整，保证炉内燃烧具有良好切圆以减少对各受热面的超温，保证炉内氧量在设计值附近。该措施对防止高温腐蚀有明显效果，同时对提高锅炉稳燃能力及预防结焦也有一定作用。

三、结论

  通过分析锅炉高温腐蚀及爆管的原因，提出了硫酸盐、硫化物、氯化物以及还原性气氛引发的高温腐蚀及爆管机理，针对高温腐蚀及爆管原因给出了采取壁面涂层、控制燃煤品质、调整燃烧方式的方法来缓解高温腐蚀而引发的爆管。