电厂300MW锅炉低温再热器腐蚀原因

赵振刚，樊永江，许 峰

包头第三热电厂，内蒙古包头 014040

0 引言

目前我国电厂普遍采用的3号锅炉型号为HG-1025/18.2-YM13 。 这是一种采用的是亚临界参数，配备300MW 的汽轮发电机组装置，单次中央再热，排放固态废渣的煤粉锅炉。由于工业的大力发展。导致煤炭资源紧张，运输能力也渐渐无法满足市场需求，一些电厂便开始掺加高硫含量煤一起燃烧，这种掺和煤较普通煤的热值高一些，但燃烧时会伴随5%以上的高硫份和30%以上的高灰份，这些成分对设备有极大腐蚀性，也不利于锅炉的日常运行[1]。据观察研究，如果锅炉长时间燃烧这种混合煤，将会导致严重的锅炉结焦现象。同时，因为高硫煤的长期大量燃烧，很容易使炉膛燃烧部分发生高温腐蚀，以及锅炉尾端受热区域被低温腐蚀。

1 腐蚀情况

对被腐蚀锅炉进行详细检查后，发现3号锅炉的第3级和第4级低温再热器和省煤器背风面均已产生大面积的腐蚀斑点，多位于管壁，测量数据显示，一些腐蚀产生的管壁凹陷已有0.3mm～0.6mm，将现场搜集的腐蚀物样品进行化验，发现其中包含的主要物质是 Fe2（SO3）3。据工作人员介绍，3号锅炉在燃烧那些混合型高硫煤之前，其受热管从来没有出现过被腐蚀的情况。由此可见，3号锅炉产生的大面积腐蚀现象，与锅炉燃煤中的高浓度硫含量有莫大关系。当前所见的腐蚀类型可以断定为硫腐蚀。

2 硫腐蚀原理

通常情况下，所燃煤的硫含量高而导致的腐蚀包括两种：高温腐蚀以及低温腐蚀。烟气侧面的高温腐蚀普遍产生于燃烧面积内的水冷壁管以及高再、高过的受热面管[2]。而低温腐蚀大多数发生于空预器、省煤器和后部的尾端烟道。其中高温腐蚀又可以细分为纯粹气体性腐蚀和熔融盐酸性腐蚀两种类型。低温腐蚀主要凶手是燃料燃烧时产生大量的SO2与SO3，在温度较低的区域跟水蒸气结合，之后生成硫酸，当烟气热度或管壁温度不高于硫酸的露点时，硫酸蒸汽凝结在管壁的表面进而产生酸腐蚀。

当前大部分电厂所发生的腐蚀区域跟低温腐蚀频发部位大体吻合，但考虑到机组在正常运行过程中，产生腐蚀的管道段位的烟气温度一般情况下位 400 ℃左右，远远低于亚硫酸以及硫酸的露点，可以断定电厂发生的绝对不是低温腐蚀。

通过对腐蚀产物进行化学分析所得的结果可知，目前的硫腐蚀大多数是由SO2以及SO3导致的[3]。 SO2和 SO3的化学方程式为：

位于金属表面的那层氧化物起到保护膜作用，这层膜被腐蚀后，高温情况下金属会与烟气中所剩下的氧气发生化学反应，然后被氧化成氧化铁。如果 SO2与SO3接触到水蒸气，或者直接接触到水，就会生成 H2SO3以及H2SO4，继而与受热管表层的碱性物质 Fe2O3产生化学反应：

3 分析腐蚀原因

3.1 煤质分析

发生硫酸、亚硫酸腐蚀的根本原因是燃用高硫煤。 硫酸、亚硫酸以及硫氧化物对管壁的腐蚀包含两个步骤，第一步就是对位于金属管最外层的有保护作用的氧化膜进行腐蚀，第二步就是将受热面管的氧化膜进行腐蚀后，金属再度被氧化。

根据化学原理，产生化学反应的快慢跟其反应物的浓稀有莫大关系，一般成正比关系。当所燃烧煤中的硫含量突然快速增加时，燃烧后烟气中所含的 SO2以及SO3也会大量生成，一旦产生腐蚀状况，其腐蚀的速度必将以倍数加快[4]。

3.2 积灰分析

由于目前使用的煤燃烧后会产生大量烟尘，所以烟气中含有相当多的飞灰， 这势必导致烟道中有大量积灰。经检查发现，低再以及省煤器管的迎风区域都积有大量灰尘。烟气中所含的SO2和 SO3不太可能透过厚重的积灰，去与氧化铁产生反应进而更加腐蚀金属。但是因为这些管的背风区域基本都很光洁，使得烟气中所含的酸性气体很有可能直接接触到氧化膜并进行侵蚀，进一步对内部金属铁产生腐蚀。这就是为什么高温硫腐蚀大多发生于背风侧面的主要原因。

3.3 炉内氧量

由于燃煤的煤质不够好，为了使燃烧更稳定、减少结焦情况发生并减轻由于机械燃烧不完全引起的损失，电厂机器运行过程中尽可能使用富氧燃烧的方式，这重方法非常有利于提高锅炉燃烧的经济意义。但同时也应注意，对于含硫量高的煤种，采用富氧燃烧也可能会导致烟气中所含的 SO2被氧化成SO3，而SO3或者是硫酸对金属物质的腐蚀性比SO2或者亚硫酸要强烈很多。这就很可能导致腐蚀反应发生得更严重，并且，一旦开始产生腐蚀反应，烟气中高浓度的SO3会使腐蚀加剧[5]。更严重的是，如果使用富氧燃烧，会使炉膛口的烟气含大量氧气，这将导致金属在发生腐蚀后被氧化成氧化铁的速度更快，腐蚀情况的发展速度也更快。

[1]李邵霞.某300MW锅炉低温再热器腐蚀原因分析[J].电力职业技术学刊，2009(4)：20-22.

[2]王铁民，王涛，陈素君.锅炉空气预热器低温腐蚀原因分析与处理[J].煤气与热力，2010(3)：9-11.

[3]王文凯，李宝庆，王广利.浅述锅炉空气预热器的低温腐蚀[J].民营科技，2010(8)：44.

[4]岳志娟.锅炉防磨及抗低温腐蚀措施[J].发电设备，2009(04)：309-310.

[5]冯华.燃煤锅炉低温受热面酸性腐蚀的探讨[J].科技资讯，2009(31)：51.