锅炉受热面高温腐蚀分析

锅炉的受热面包含有水冷壁、过热器、再热器和省煤器，又称为锅炉四管，是锅炉的“锅”的主要组成部分，是锅炉中负责回收燃煤烟气能量、加热蒸汽、实现能量转化的关键部件。受热面所遭受到的腐蚀主要来自锅炉内部高温蒸汽的氧化腐蚀和炉管外部煤粉燃烧造成的烟气腐蚀。因为燃烧方式不同、燃料选用不同，锅炉受热面的烟气侧腐蚀更为复杂，因此对锅炉受热面的腐蚀分析很有必要。

燃煤锅炉烟气侧高温腐蚀与燃烧环境中的气体温度、气体成分、煤灰组成及煤粉颗粒的运动等诸多因素相关，其中煤灰(Fe₂O₃、Na₂SO₄、K₂SO₄、CaSO₄、SiO₂和Al₂O₃;等) 和烟气(H₂S、SO₂、SO₃、CO_x、和NO_x等)是最主要的影响因素。燃煤锅炉水冷壁所处温度较低，其运行环境中含有大量的活性硫原子和H₂S等还原性气体，会造成水冷壁管材的严重腐蚀。随着受热面温度升高,低熔点复合硫酸盐形成并黏附在炉管外壁,腐蚀以复合硫酸盐为主导。根据志盛威华工程师分析；锅炉受热面的主要腐蚀为硫化物腐蚀、硫酸盐腐蚀、露点腐蚀。

硫化物的腐蚀：硫化物腐蚀主要是由煤中FeS₂高温分解产生的活性S引起，活性S沿晶界扩散穿过氧化层与基体反应生产FeS，生成的FeS同时被氧化：3FeS+20₂→Fe₃O₄+3S，释放出的S继续向内部扩散渗透，重新形成硫化物。发生硫化物腐蚀时,合金所处温度较低且以还原性气氛为主。在锅炉主要受热面中水冷壁所处温度较低，其运行环境中含有大量的游离态活性硫原子和HS气体，同时低氮燃烧技术加速了还原性气体的产生。因此,硫化物腐蚀主要发生在水冷壁受热面处。

硫酸盐的腐蚀：硫酸盐腐蚀主要发生在锅炉受热面的高温部位。在高温下,煤灰中碱金属氧化物吸收烟气中 SO₃；形成低熔点的熔融态复合硫酸盐。与合金表面氧化层发生溶解腐蚀反应,加速腐蚀进程及氧化层的破裂、剥落。

露点腐蚀：锅炉尾部所处温度较低，腐蚀以硫酸露点腐蚀为主。露点腐蚀过程如下：

(1)烟气中SO₃与水蒸气反应生成H₂SO₄；SO₃+H₂0→H₂S0₄

(2) H₂SO₄蒸汽凝结在管上与金属反应:H₂SO₄+Fe→FeSO₄+H₂

生成的硫酸亚铁呈若酸性，有强吸湿性，吸收烟气中的水蒸气形成水合硫酸亚铁附着在金属表面，从而加快了金属的腐蚀速度。

了解了锅炉受热面的腐蚀机理后就可以根据腐蚀的原因进行有效防护，目前效果最好且方便的方法是在表面涂刷相应的高温防腐涂料，根据运行工况和腐蚀介质的不同，可以选择不同的高温防腐涂料。水冷壁受热面可以选用ZS-1061耐高温远红外辐射涂料，有效减少硫化物的腐蚀、结焦，提高水冷壁的辐射吸热效率；过热器或再热器的受热面选用ZS-822复合陶瓷耐高温防腐涂料，在高温下有效防止硫酸盐的腐蚀；省煤器受热面选用ZS-1041烟气防腐涂料，能够有效防止露点腐蚀。除了上述主要的腐蚀原因外，可能还存在飞灰吹损、火焰冲刷等多种腐蚀，在选用防腐材料时需要多方面、全方位的去了解工艺工况、腐蚀机理等，只有这样才能选择更具有针对性、效果更好的防腐材料。