（湖北西塞山发电有限公司运行部）
摘要：燃煤火电厂锅炉的高温腐蚀情况主要集中在受热面的“四管”上，在本次研究中，本文详细分析了“四管”的高温腐蚀问题，并提出了相应的防腐蚀措施，希望能对相关人员工作有所帮助。
关键词：燃煤火电厂；“四管”；高温腐蚀问题
前言：
燃煤火电厂锅炉的“四管”（过热器管、再热器管、水冷壁管与省煤器管）是各类事故最为常见的部位，根据现有经验可知，因为“四管”引发的非计划停运问题约占整个机组非计划停运时间的40%，会直接影响发电厂的经济效益，还有可能引发严重的安全事故，因此值得关注[1]。
1.锅炉烟气侧的高温腐蚀
1.1高温腐蚀问题分析
在燃煤火电厂的正常运行期间，锅炉的“四管”烟气侧存在高温腐蚀的情况，而这种腐蚀与部件的运行环境、煤质成分等存在密切关系。这种高温腐蚀情况具有腐蚀速度快、腐蚀区域相对集中的特征。从腐蚀的过程来看，火电厂锅炉运行期间煤粉会在气流的作用下停留在靠近贴壁的位置燃烧，这种燃烧情况会造成锅炉的局部区域位置存在严重缺氧，甚至在内部形成了还原性气氛，这种特殊的气流条件会直接造成锅炉内的腐蚀性气体成分增加，并且在含氧量较高的区域内的含量相对较高，最终造成了高温腐蚀的问题。
从另一角度来看，锅炉运行会造成温度持续升高，尤其是在蒸汽温度超过560℃的情况下，燃料灰尘中也会因为燃烧的作用含有大量的硫化物、碱性物质，这些物质会直接附着在管壁上，随着附着量越多，会直接影响炉管的耐蚀性，因此出现腐蚀的概率更高。而飞灰也是引发高温腐蚀情况的重要因素，由于锅炉内部存在很多没有被完全燃烧殆尽的煤粉，飞灰在气流的作用下会直接冲向受热管道，这个过程会导致受热管道附近的温度快速增加，还会对金属管壁起到冲刷作用，在持续的冲刷作用下会导致腐蚀等严重问题发生。
1.2应对措施
为了能够有效减少烟气侧高温腐蚀问题的发生，工作人员应该重点关注以下问题：保证锅炉内维持良好的空气流动，减少飞灰等物质对在壁炉内部聚集，将锅炉内碱性物质、硫化物等控制在相对理想的水平下，这是降低高温腐蚀发生率的有效手段。所以在工作中，工作人员可以考虑增加贴壁风的风量，但是贴壁风对于锅炉生产还具有一定的负面作用，一方面贴壁风可以加快锅炉内的空气流通效果，使可燃物充分燃烧，降低腐蚀性物质大量聚集等问题发生。而另一方面，贴壁风本身具有较低的问题，本身会对锅炉内的气体有冷却作用，降低了温度整体水平。而也正是因为这种冷却作用，可能会影响锅炉内的正常燃烧过程，这是相关人员需要重点关注的问题。
2.硫化物腐蚀造成的“四管”高温腐蚀
2.1问题描述
在锅炉燃料燃烧期间，燃料中本身所含有的硫元素会在燃烧作用的影响下成为二氧化硫，而部分二氧化硫会进一步转变为三氧化硫。在锅炉的环境下，二氧化硫与三氧化硫都是以气体的形式存在，但是由于二氧化硫不易于水蒸气结合，因此不会对“四管”产生很强的腐蚀作用，但是三氧化硫会与水蒸气产生化学反应，形成硫酸（），该物质会对“四管”产生很强的腐蚀作用。
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同时三氧化硫的生成与燃烧室容积、锅炉结构以及燃料品种等存在密切关系，因为锅炉的结构存在不同，会直接影响煤的燃烧率，在燃烧不充分的情况下会导致三氧化硫大量生成，根据相关文献[2]的调查结果可知，在旋风炉中约有95%的硫元素会转变为二氧化硫与三氧化硫，尤其是氧气的含量越高，生成三氧化硫的概率越高；除此之外，烟气中的飞灰对于二氧化硫等物质起到催化作用，这种催化反应会在700℃的温度下表现的尤为明显。
通过对“四管”的高温腐蚀做进一步观察后，发现硫化物腐蚀是其中最为常见的腐蚀情况，这个过程可以描述为：（1）因为燃烧导致煤炭中的硫元素被释放出来；（2）铁与氧化亚铁出现硫化反应等。
2.2应对措施
从前文的分析可知，造成“四管”高温腐蚀的主要原因是三氧化硫的形成，所以为了能够有效避免高温腐蚀的发生，就需要减少三氧化硫的发生。而为了实现这一目标，可以尝试改进燃煤设备，例如采购SZL系列双锅筒纵置式链条炉排锅炉、DZL系列单锅筒纵置式链条炉排锅炉、SHX系列循环流化床锅炉等，通过引进新的锅炉可以提高煤的燃烧率，并减少三氧化硫的产生。或者在条件允许的情况下，大力采购低含硫量的燃料，从燃料角度入手直接减少硫的生成，这种措施可以有效降低高温腐蚀的发生。
3.“四管”水蒸气的氧化腐蚀问题
3.1问题描述
水蒸气的氧化腐蚀会“四管”的影响最为明显，尤其是蒸汽过热温度超过450℃情况下，水蒸气与碳钢之间产生化学反应，造成一系列的铁的氧化物出现，而这个化学反应会导致“四管”管壁更薄。从腐蚀过程来看，这个腐蚀属于均匀腐蚀，腐蚀效果不强烈。同时，目前大型的发电锅炉的再热器、过热器等普遍使用奥氏体不锈钢，在燃烧之后会形成双层结构的氧化皮，形成三氧化二铁等物质；而氧化皮生长到一定厚度之后，会在停炉时剥落，剥落后的氧化皮堆积到一定厚度后，会大量停留在过热管的“U”形弯曲结构，此时一部分的氧化皮会飞溅到涡轮叶片上，这是造成腐蚀的重要原因。
同时，在不锈钢在接触水蒸气之后，表面生成的Cr物质氧化物，会导致忒元素扩散到其他部位并形成氧化铁，甚至部分严重的腐蚀会影响“四管”的性能。
3.2应对措施
为了能够减少氧化腐蚀现象的发生率，应该保障除氧器的正常运行，确保炉水中的氧含量保持在相对稳定的情况下；同时，重视“四管”等相关部件的净化处理，日常工作中做好连续排污、定期排污等工作，消除水中的固体物质；最后强化过路面受热管道的化学监督，尽量减少不必要的化学反应发生。
结束语：
从本文研究结果可知，燃煤火电厂锅炉“四管”的高温腐蚀问题诱因较多，因此在日常工作中应该加强的“四管”的监督，通过改善设备的运行工艺与管理方法，降低水蒸气腐蚀、硫元素腐蚀所产生的不良影响，为降低“四管”高温腐蚀现象发生率奠定基础。
参考文献：
[1]胡园青，曾名劭.700MW超临界四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀综合治理[J].能源研究与管理，2019（03）：79-82.
[2]陈建伟，周臣，黄帮飞，等.某燃煤电站锅炉过热器腐蚀原因分析及防治措施[J].东北电力技术，2019，40（08）：26-28.
论文作者:陈琨
论文发表刊物:《河南电力》2019年6期
论文发表时间:2019/12/12
标签：锅炉论文; 氧化硫论文; 高温论文; 火电厂论文; 水蒸气论文; 物质论文; 燃煤论文; 《河南电力》2019年6期论文;