火電廠鍋爐腐蝕的原因及對策

張永勝，魏輝，何俊富，趙華，崔永(陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木719319)

0 引言

隨著當前科學技術的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，電力在居民生活以及社會運轉中發(fā)揮著越來越重要的作用，社會各界對于電力的需求量不斷加大，這對我國的電力企業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了巨大的機遇與挑戰(zhàn)。在此背景下，火電廠鍋爐腐蝕問題一直是困擾火電廠企業(yè)發(fā)展的重要方面，很多火電廠都存在著不同程度的鍋爐腐蝕問題，對于其安全運營形成了較大威脅。因此，對火電廠鍋爐腐蝕問題進行探究，提出具有針對性的解決建議具有重要的現(xiàn)實意義，也是當前很多火電廠面臨亟待解決的問題。

1 火電廠鍋爐高溫腐蝕的危害

1.1 導致水冷管壁變薄

據(jù)有關研究表明，受到腐蝕與磨損的作用，火電廠鍋爐的水冷管壁厚度會以0.3 mm/a的速度受到腐蝕。在嚴重的鍋爐部分，例如水冷壁管厚度則會以1.0～1.5 mm/a速度減薄，嚴重威脅著火電廠鍋爐的運轉安全性，形成了巨大的安全工作隱患。

1.2 引發(fā)突發(fā)性的爆管事故

火電廠鍋爐在日常工作運轉過程中，一方面受到較多燃煤的飛灰沖刷與撞擊，致使管壁受到磨損，降低鍋爐內管壁的厚度。當受到高溫作用的時候，就會產(chǎn)生很大的爆管可能性；另一方面，突發(fā)性的爆管事件，需要進行緊急停爐維修，影響火電廠原本正常的工作進度，降低電量產(chǎn)值，額外增加工作人員的工作負擔以及相關費用支出，對于企業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接影響。

2 火電廠鍋爐腐蝕產(chǎn)生的原因

2.1 燃煤品質較低

燃煤品質不高，氧化物、硫和堿金屬等的含量較多，在高溫的作用下，爐內腐蝕性物質的濃度增加，就會加劇鍋爐腐蝕的風險。火電廠燃煤鍋爐在工作的時候會形成硫酸鹽、氯化物以及硫化物三種強腐蝕性的鹽。硫酸鹽主要會對鍋爐內部受到高溫加熱的鍋爐表面產(chǎn)生腐蝕性，氯化物對鍋爐的高溫部位水冷壁管腐蝕最為嚴重，而硫化物則主要會腐蝕大型鍋爐的水冷壁管。據(jù)有關研究表明，我國火電廠鍋爐腐蝕的主要原因是氯化物與硫化物共同作用形成的，并且，在燃煤燃燒過程中產(chǎn)生的硫化氫以及一氧化碳的高濃度也會加劇腐蝕速度[1]。較低品質的燃煤就會含有較多的黃鐵礦(FeS2)，較多的硫原子形成硫化氫，與金屬性質的鍋爐管壁發(fā)生反應形成腐蝕。因此使用含硫物質比較多的燃煤，會加劇爐內腐蝕反應的發(fā)生。

2.2 爐膛高溫火焰的沖刷

火電廠鍋爐的爐內溫度通常都極高，鍋爐內的水冷壁、再熱器以及過熱器等部件長時間處在一種高溫環(huán)境下同時受到飛灰等多種物質的沖刷，很容易造成內部結構的腐蝕，引發(fā)爆管事件。特別是水冷管，會更容易受到高溫腐蝕的侵害。一方面，爐內高溫會加快硫酸鹽的分解速度，進而加快腐蝕的速度；另一方面，水冷管壁局部過高的溫度，特別是當受到350 ℃以上高溫的強烈腐蝕的時候，很多附著在管壁的腐蝕附著物還有可能會形成高溫腐蝕問題。如果沒有及時對腐蝕問題進行處理，非常容易造成因管壁較薄引發(fā)爐內供熱問題甚至產(chǎn)生爆管事件。爆管事件不僅僅會對正常設備運行、工作的有序開展造成影響，還會對職工的生命安全造成威脅，對居民供電產(chǎn)生影響等。其次，再熱器以及過熱器如果長期在高溫狀態(tài)下很容易產(chǎn)生較多的高溫氧化皮，甚至表面出現(xiàn)大量鼓泡，最終因污垢量過多形成管內阻塞，加上高溫的作用下產(chǎn)生爆管，形成重大事故，造成巨大損失。

2.3 飛灰的沖蝕

飛灰是火電廠的鍋爐在工作過程中一定會產(chǎn)生的物質，因為燃煤中一定會存在部分未完全燃盡的顆粒。火電廠鍋爐在長時間的運轉中，受到未完全燃燒的煤粉飛灰沖刷，會形成一定程度的鍋爐尾部受熱表面磨損與腐蝕。在鍋爐工作時，較多燃煤顆粒以及未完全燃盡的煤煙、飛灰等進入到鍋爐尾部受熱面，在高溫作用下產(chǎn)生高速運動，與受熱面發(fā)生猛烈碰撞，導致受熱面管壁逐漸變薄，產(chǎn)生磨損及腐蝕[2]；另一方面高溫飛灰在強大的氣流作用下，對再熱器管壁產(chǎn)生缺氧性還原氛圍，加劇再熱器的腐蝕現(xiàn)象。

3 火電廠鍋爐腐蝕的防護對策

火電廠鍋爐受到水冷管壁、再熱器等受熱表面部位的腐蝕影響，對管壁厚度以及通暢度形成不利因素，對火電廠企業(yè)的安全運行形成威脅。針對火電廠鍋爐受熱面腐蝕的問題進行深入研究，提出針對性的防腐措施，對于降低腐蝕引發(fā)的安全事故，提升電廠工作效率及安全性具有重要意義。

3.1 提升燃料品質

在進行火電廠鍋爐改造時，在燃煤選擇與使用上，首先在進行燃煤采購的時候盡量選擇含硫量較少的煤炭品種；其次，可以通過引進科學的脫硫技術，例如：微波技術、強磁分離技術等方式進行原煤的預處理，降低燃煤中的硫含量，進而在本質上減少硫元素的產(chǎn)生。在進行脫硫技術的選擇時，還要重點關注對于鍋爐煙道里邊灰塵堆積清除工作的開展，杜絕因殘余物堆積對煙道形成的不良影響。

3.2 加大燃煤細度

在進行充分的脫硫預處理之后，在燃煤上還要進一步控制燃煤的顆粒細度，盡可能地降低燃煤顆粒大小，并且均勻化。較粗的燃煤會加大燃燒困難，形成較多的未燃盡飛灰，對鍋爐設備造成沖蝕與磨損，形成高溫腐蝕[3]。因此需要采用顆粒大小分離器、磨煤器等設備的使用對燃煤進行進一步加工處理。

3.3 運用高溫低氧技術

高溫低氧技術指的是通過超800 ℃的高溫空氣在鍋爐內的注入，將爐內氧氣濃度控制在15%以下，并且讓燃料伴隨高溫氣流進入鍋爐內燃燒。通過此種辦法能夠有效降低，甚至杜絕鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問題和鍋爐高溫受熱面受到的高溫腐蝕問題的形成。同時通過爐內低氧燃燒，能夠有效減少三氧化硫物質的形成，從而降低鍋爐尾部受熱面受到的腐蝕損害程度。自20世紀90年代以來，高溫低氧的技術方式就已經(jīng)推廣運用，有效提高了鍋爐的運行效率，降低了低碳氧化物形成的污染問題，對能源損耗的降低、提升火電廠鍋爐運轉經(jīng)濟效益具有重要意義。

3.4 更換鍋爐關鍵部件材質

在進行火電廠鍋爐改造時，不僅要重點進行新技術新方法的運用，在新材料選擇上也要重點關注。針對火電廠鍋爐中的水冷壁管、再熱器等關鍵并且容易遭受腐蝕的部位，更換抗腐蝕性較強的材料，提高火電廠鍋爐關鍵部位的抗腐蝕性。比如充分發(fā)揮陶瓷、玻璃或者搪瓷等物質強度高且耐磨性好等優(yōu)勢，運用到空氣預熱器裝置中，提升鍋爐內空氣預熱器的防腐蝕能力。據(jù)有關實驗研究表示，搪瓷管的維持硬度明顯優(yōu)于金屬的維持硬度，并且其具有光滑的表面，抗污染能力強，耐磨性比較高，能夠有效降低飛灰對其造成的磨損情況。除此之外，搪瓷管較強的耐酸性以及導熱性，可以最大程度上降低硫酸以及酸性環(huán)境對鍋爐設備產(chǎn)生的影響[4]。所以在進行鍋爐關鍵部件材質的選擇應用上，搪瓷具有較強的應用前景。

3.5 改進還原性氣氛

針對當前火電廠鍋爐腐蝕嚴重的問題，可以采用改進還原性氣氛的方式進行腐蝕問題的改善：首先，可以在水冷管壁上加設飛灰監(jiān)測裝置，增加能夠方便調節(jié)的貼壁風裝置，保障風況符合鍋爐內部要求；其次，根據(jù)鍋爐內部溫度符合的變化及監(jiān)測結果，及時調整風量及風力；最后，可以通過加大雙通道燃燒器的風力寬度進行還原性氣氛的改進。

3.6 采用熱噴涂技術

運用熱噴涂技術，能夠較為有效地解決火電廠鍋爐高溫腐蝕問題。通過在鍋爐水冷管壁等部位運用電弧噴涂或離子噴涂等熱噴涂方法，在鍋爐容易受到腐蝕的部位進行噴涂，在其表面形成高強度、高密度、低氧化物的保護層。而且，電弧噴涂技術成本低、安全性強并且能源利用率高，對能源的使用率達到了六成到七成。綜合多方面考慮，采用電弧噴涂技術是火電廠進行鍋爐腐蝕改造的重要手段，在惡劣環(huán)境中的優(yōu)異表現(xiàn)使得電弧噴涂技術的應用越來越廣泛。

4 結語

綜上所述，火電廠的鍋爐燃燒工作過程是一個十分繁雜的工作，鍋爐腐蝕問題如果得不到有效的解決將嚴重威脅火電廠的安全生產(chǎn)與運營。在解決火電廠鍋爐腐蝕問題的時候，從火電廠實際工作出發(fā)，充分查找腐蝕的類型以及形成原因，進行火電廠鍋爐的腐蝕防范，采用有效的方式與技術，進行科學合理的防護措施制定，切實改善目前嚴重困擾火電廠鍋爐腐蝕問題，對提高火電廠工作效率與安全運營具有重要的現(xiàn)實意義。