火电厂锅炉腐蚀的原因及对策

张永胜，魏辉，何俊富，赵华，崔永(陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西 神木719319)

0 引言

随着当前科学技术的不断发展以及人们生活水平的不断提高，电力在居民生活以及社会运转中发挥着越来越重要的作用，社会各界对于电力的需求量不断加大，这对我国的电力企业发展也产生了巨大的机遇与挑战。在此背景下，火电厂锅炉腐蚀问题一直是困扰火电厂企业发展的重要方面，很多火电厂都存在着不同程度的锅炉腐蚀问题，对于其安全运营形成了较大威胁。因此，对火电厂锅炉腐蚀问题进行探究，提出具有针对性的解决建议具有重要的现实意义，也是当前很多火电厂面临亟待解决的问题。

1 火电厂锅炉高温腐蚀的危害

1.1 导致水冷管壁变薄

据有关研究表明，受到腐蚀与磨损的作用，火电厂锅炉的水冷管壁厚度会以0.3 mm/a的速度受到腐蚀。在严重的锅炉部分，例如水冷壁管厚度则会以1.0～1.5 mm/a速度减薄，严重威胁着火电厂锅炉的运转安全性，形成了巨大的安全工作隐患。

1.2 引发突发性的爆管事故

火电厂锅炉在日常工作运转过程中，一方面受到较多燃煤的飞灰冲刷与撞击，致使管壁受到磨损，降低锅炉内管壁的厚度。当受到高温作用的时候，就会产生很大的爆管可能性；另一方面，突发性的爆管事件，需要进行紧急停炉维修，影响火电厂原本正常的工作进度，降低电量产值，额外增加工作人员的工作负担以及相关费用支出，对于企业经济效益产生直接影响。

2 火电厂锅炉腐蚀产生的原因

2.1 燃煤品质较低

燃煤品质不高，氧化物、硫和碱金属等的含量较多，在高温的作用下，炉内腐蚀性物质的浓度增加，就会加剧锅炉腐蚀的风险。火电厂燃煤锅炉在工作的时候会形成硫酸盐、氯化物以及硫化物三种强腐蚀性的盐。硫酸盐主要会对锅炉内部受到高温加热的锅炉表面产生腐蚀性，氯化物对锅炉的高温部位水冷壁管腐蚀最为严重，而硫化物则主要会腐蚀大型锅炉的水冷壁管。据有关研究表明，我国火电厂锅炉腐蚀的主要原因是氯化物与硫化物共同作用形成的，并且，在燃煤燃烧过程中产生的硫化氢以及一氧化碳的高浓度也会加剧腐蚀速度[1]。较低品质的燃煤就会含有较多的黄铁矿(FeS2)，较多的硫原子形成硫化氢，与金属性质的锅炉管壁发生反应形成腐蚀。因此使用含硫物质比较多的燃煤，会加剧炉内腐蚀反应的发生。

2.2 炉膛高温火焰的冲刷

火电厂锅炉的炉内温度通常都极高，锅炉内的水冷壁、再热器以及过热器等部件长时间处在一种高温环境下同时受到飞灰等多种物质的冲刷，很容易造成内部结构的腐蚀，引发爆管事件。特别是水冷管，会更容易受到高温腐蚀的侵害。一方面，炉内高温会加快硫酸盐的分解速度，进而加快腐蚀的速度；另一方面，水冷管壁局部过高的温度，特别是当受到350 ℃以上高温的强烈腐蚀的时候，很多附着在管壁的腐蚀附着物还有可能会形成高温腐蚀问题。如果没有及时对腐蚀问题进行处理，非常容易造成因管壁较薄引发炉内供热问题甚至产生爆管事件。爆管事件不仅仅会对正常设备运行、工作的有序开展造成影响，还会对职工的生命安全造成威胁，对居民供电产生影响等。其次，再热器以及过热器如果长期在高温状态下很容易产生较多的高温氧化皮，甚至表面出现大量鼓泡，最终因污垢量过多形成管内阻塞，加上高温的作用下产生爆管，形成重大事故，造成巨大损失。

2.3 飞灰的冲蚀

飞灰是火电厂的锅炉在工作过程中一定会产生的物质，因为燃煤中一定会存在部分未完全燃尽的颗粒。火电厂锅炉在长时间的运转中，受到未完全燃烧的煤粉飞灰冲刷，会形成一定程度的锅炉尾部受热表面磨损与腐蚀。在锅炉工作时，较多燃煤颗粒以及未完全燃尽的煤烟、飞灰等进入到锅炉尾部受热面，在高温作用下产生高速运动，与受热面发生猛烈碰撞，导致受热面管壁逐渐变薄，产生磨损及腐蚀[2]；另一方面高温飞灰在强大的气流作用下，对再热器管壁产生缺氧性还原氛围，加剧再热器的腐蚀现象。

3 火电厂锅炉腐蚀的防护对策

火电厂锅炉受到水冷管壁、再热器等受热表面部位的腐蚀影响，对管壁厚度以及通畅度形成不利因素，对火电厂企业的安全运行形成威胁。针对火电厂锅炉受热面腐蚀的问题进行深入研究，提出针对性的防腐措施，对于降低腐蚀引发的安全事故，提升电厂工作效率及安全性具有重要意义。

3.1 提升燃料品质

在进行火电厂锅炉改造时，在燃煤选择与使用上，首先在进行燃煤采购的时候尽量选择含硫量较少的煤炭品种；其次，可以通过引进科学的脱硫技术，例如：微波技术、强磁分离技术等方式进行原煤的预处理，降低燃煤中的硫含量，进而在本质上减少硫元素的产生。在进行脱硫技术的选择时，还要重点关注对于锅炉烟道里边灰尘堆积清除工作的开展，杜绝因残余物堆积对烟道形成的不良影响。

3.2 加大燃煤细度

在进行充分的脱硫预处理之后，在燃煤上还要进一步控制燃煤的颗粒细度，尽可能地降低燃煤颗粒大小，并且均匀化。较粗的燃煤会加大燃烧困难，形成较多的未燃尽飞灰，对锅炉设备造成冲蚀与磨损，形成高温腐蚀[3]。因此需要采用颗粒大小分离器、磨煤器等设备的使用对燃煤进行进一步加工处理。

3.3 运用高温低氧技术

高温低氧技术指的是通过超800 ℃的高温空气在锅炉内的注入，将炉内氧气浓度控制在15%以下，并且让燃料伴随高温气流进入锅炉内燃烧。通过此种办法能够有效降低，甚至杜绝锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题和锅炉高温受热面受到的高温腐蚀问题的形成。同时通过炉内低氧燃烧，能够有效减少三氧化硫物质的形成，从而降低锅炉尾部受热面受到的腐蚀损害程度。自20世纪90年代以来，高温低氧的技术方式就已经推广运用，有效提高了锅炉的运行效率，降低了低碳氧化物形成的污染问题，对能源损耗的降低、提升火电厂锅炉运转经济效益具有重要意义。

3.4 更换锅炉关键部件材质

在进行火电厂锅炉改造时，不仅要重点进行新技术新方法的运用，在新材料选择上也要重点关注。针对火电厂锅炉中的水冷壁管、再热器等关键并且容易遭受腐蚀的部位，更换抗腐蚀性较强的材料，提高火电厂锅炉关键部位的抗腐蚀性。比如充分发挥陶瓷、玻璃或者搪瓷等物质强度高且耐磨性好等优势，运用到空气预热器装置中，提升锅炉内空气预热器的防腐蚀能力。据有关实验研究表示，搪瓷管的维持硬度明显优于金属的维持硬度，并且其具有光滑的表面，抗污染能力强，耐磨性比较高，能够有效降低飞灰对其造成的磨损情况。除此之外，搪瓷管较强的耐酸性以及导热性，可以最大程度上降低硫酸以及酸性环境对锅炉设备产生的影响[4]。所以在进行锅炉关键部件材质的选择应用上，搪瓷具有较强的应用前景。

3.5 改进还原性气氛

针对当前火电厂锅炉腐蚀严重的问题，可以采用改进还原性气氛的方式进行腐蚀问题的改善：首先，可以在水冷管壁上加设飞灰监测装置，增加能够方便调节的贴壁风装置，保障风况符合锅炉内部要求；其次，根据锅炉内部温度符合的变化及监测结果，及时调整风量及风力；最后，可以通过加大双通道燃烧器的风力宽度进行还原性气氛的改进。

3.6 采用热喷涂技术

运用热喷涂技术，能够较为有效地解决火电厂锅炉高温腐蚀问题。通过在锅炉水冷管壁等部位运用电弧喷涂或离子喷涂等热喷涂方法，在锅炉容易受到腐蚀的部位进行喷涂，在其表面形成高强度、高密度、低氧化物的保护层。而且，电弧喷涂技术成本低、安全性强并且能源利用率高，对能源的使用率达到了六成到七成。综合多方面考虑，采用电弧喷涂技术是火电厂进行锅炉腐蚀改造的重要手段，在恶劣环境中的优异表现使得电弧喷涂技术的应用越来越广泛。

4 结语

综上所述，火电厂的锅炉燃烧工作过程是一个十分繁杂的工作，锅炉腐蚀问题如果得不到有效的解决将严重威胁火电厂的安全生产与运营。在解决火电厂锅炉腐蚀问题的时候，从火电厂实际工作出发，充分查找腐蚀的类型以及形成原因，进行火电厂锅炉的腐蚀防范，采用有效的方式与技术，进行科学合理的防护措施制定，切实改善目前严重困扰火电厂锅炉腐蚀问题，对提高火电厂工作效率与安全运营具有重要的现实意义。