锅炉受热面的磨损与腐蚀

54锅炉结焦、腐蚀和磨损的原因、危害和预防张弘权 韩长龙|国家能源集团吉林龙华长春热电一厂摘要：锅炉的结焦、腐蚀、和磨损对锅炉设备的安全与稳定运行有着极其严重的危害，它们形成的原因很多，必须根据其形成原因进行预防，以减少对锅炉设备的危害，保证发电机组的安全与稳定运行。

关键词：锅炉；结焦；腐蚀；磨损1 锅炉结焦所有固体燃料都有一定的灰分。

燃煤灰分的熔点有高有低，熔点较低的煤容易结焦。

对于煤粉锅炉来说，火焰中心的区域温度很高，灰粒一般呈现融化或软化状态。

当采用固态排渣方式，如果灰粒在接触路墙、水冷壁、炉膛出口受热面和落入冷灰斗之前没有充分冷却，就会粘附在这些地方而形成灰渣，从而使成渣地区或受热面的温度升高。

由此形成了一个自然加剧的恶性循环结焦过程。

形成锅炉结焦的原因很多，大致有以下几个方面：1.1 灰的性质灰的熔点越高，则越不容易结焦；反之，熔点越低，越容易结焦。

灰的组成很复杂。

灰的熔点与灰的化学成分及周围的介质有关，灰的化学成分及其成分的含量比列决定灰熔点的高低，灰的熔点比其混合物中最低熔点还要低。

1.2 周围介质成分对结焦的影响燃烧过程中，由于供风不足或燃料与空气的混合不良，使使燃烧达不到完全燃烧，未完全燃烧将产生还原性气体，灰的熔点就会大大降低。

1.3 运行操作不当由于燃烧调整不当，使炉膛火焰发生偏斜或一、二次风配合不合理，一次风速过高，煤粒没有完全燃烧而在高温软化状态下粘附在受热面上继续燃烧，而形成了恶性循环。

1.4 炉膛容积热负荷过大由于炉膛设计不合理，或锅炉不适当的超出力，而造成炉膛容积热负荷过大，使炉膛温度过高，灰粒到达水冷壁壁面和炉膛出口时还不能得到足够的冷却，从而造成结焦。

1.5 吹灰、除焦不及时当炉膛受热面积灰、结焦过多，清理不及时都会造成受热面壁温升高，从而使受热面产生严重结焦。

结焦会对锅炉产生如下的危害：A．结焦会引起汽温偏高。

在炉膛大面积结焦时，会使炉膛吸热量大大减少，炉膛出口烟气温度偏高，使过热器传热强化，造成过热汽温偏高，并使过热器管壁超温。

锅炉受热面高温腐蚀类型及其机理思考摘要：在电站锅炉检验中，锅炉受热面的高温腐蚀是一个复杂的物理化学过程，严重影响着锅炉的安全、稳定运行。

我国大型火电站锅炉四管爆漏引起的停炉占机组非计划停用时间约40%，占锅炉设备非计划停用时间约70%。

受热面管的爆漏拉裂事故造成机组的非计划停运，对电厂的安全、可靠、经济运行威胁极大。

基于此，本文基于有效工作实际，总结了锅炉受热面高温腐蚀机理及预防措施，希望分析能够提高认识，从而为锅炉防治高温腐蚀提供有效参考。

关键词：电站锅炉；受热面管；高温腐蚀1、锅炉受热面高温腐蚀机理1.1硫酸盐型高温腐蚀当锅炉燃烧含硫量高和含有碱性物质的燃煤时，会在锅炉高温受热面部位产生硫酸盐型的高温腐蚀。

根据发生在锅炉水冷壁的高温腐蚀产物的研究分析，发现部分高温腐蚀积灰中含有大量的硫与碱金属元素，且以硫酸盐、焦硫酸盐、三硫酸铁钠等复合硫酸盐形式存在，其腐蚀过程包括两种方式：（1）在炉内高温环境下形成的带有粘性的碱金属硫酸盐，吸收氧化的二氧化硫后与金属氧化物发生化学反应生成熔点较低的钠、钾复合硫酸盐，当钠、钾复合硫酸盐中的钾与钠之比在1～4之间时，其熔点会降低到约550℃，管壁表面的Fe2O3氧化膜被复合硫酸盐熔解破坏掉，导致管壁持续腐蚀。

（2）炉内碱金属的熔盐腐焦硫酸盐蚀。

焦硫酸盐的存在温度大致在400～590℃，并且受烟气中SO3含量的影响，当SO3的浓度低于其存在温度所要求的浓度时，焦硫酸盐不会存在。

当温度在400～480℃时，烟气侧的腐蚀以焦硫酸盐为主，焦硫酸盐与金属表面的氧化膜发生反应生成硫酸盐，而在此温度下，硫酸盐不稳定，会分解成没有保护性的氧化膜，外露的金属会逐步被氧化[1]。

1.2硫化物型高温腐蚀硫化物型高温腐蚀主要发生在火焰冲刷壁管的情况下，煤粉中含有的黄铁矿受热分解出游离态的硫，在炉膛壁面附近的还原性气体和腐蚀性气体氛围中，游离态的硫和高温下的水冷壁管壁金属发生化学反应，生成铁的氧化物和硫化物，腐蚀水冷壁管壁，当温度高于350℃时腐蚀过程进行的很快。

锅炉受热面高温腐蚀的机理及防范措施锅炉受热面高温腐蚀是指在高温工作条件下，锅炉受热面材料发生化学反应而引起的腐蚀现象。

锅炉受热面高温腐蚀一般分为氧化腐蚀、助燃剂腐蚀、灰腐蚀和酸性腐蚀等几种类型。

为了防止锅炉受热面高温腐蚀，需要采取一系列的防范措施。

首先，氧化腐蚀是指受热面材料与氧气在高温条件下发生反应产生氧化物的腐蚀现象。

为了防范氧化腐蚀，可以通过采用耐高温材料、控制燃烧过程中氧浓度和减少受热面的氧化物形成。

选用高温耐腐蚀材料，如耐热合金、耐火材料等，可以提高受热面材料的耐腐蚀性能。

同时，控制燃烧过程中的氧浓度，降低烟尘氧化反应的速率，可以减少腐蚀的发生。

此外，可以通过脱硫、除尘等措施，减少受热面材料上的氧化物形成，从而降低氧化腐蚀。

助燃剂腐蚀是指在高温条件下，受热面材料与助燃剂中的硫、氯等元素发生反应而引起的腐蚀现象。

为了防范助燃剂腐蚀，可以采用硫氧结合方法、合理控制燃烧过程中的氯量、选择耐蚀材料等措施。

硫氧结合方法是将硫氧结合物（如镁、钙、锶等）加入燃料或燃烧剂中，使之与燃烧过程中产生的SO2等硫化物反应，形成硫氧结合物沉降在受热面上，防止硫腐蚀的发生。

合理控制燃烧过程中的氯量，降低烟尘中氯化物的含量，可以减少助燃剂腐蚀的发生。

此外，选择耐蚀材料，如耐酸钢、耐磨钢等，可以提高受热面的抗腐蚀性能。

灰腐蚀是指在高温条件下，受热面材料与烟尘中的主要成分之一的碱金属发生反应而引起的腐蚀现象。

为了防范灰腐蚀，可以采用降低烟尘中碱金属含量、增加受热面温度和选择耐蚀材料等措施。

降低烟尘中碱金属含量可以通过煤炭处理、喷煤等方式实现。

增加受热面温度，可以使反应速率提高，减少灰腐蚀的发生。

选择耐蚀材料，如耐磨钢、耐酸钢等，可以提高受热面的抗腐蚀性能。

酸性腐蚀是指在高温条件下，受热面材料与燃料中的含硫物质发生反应而引起的腐蚀现象。

为了防范酸性腐蚀，可以采用脱硫、减少燃料中含硫物质、选择耐蚀材料等措施。

脱硫是指通过采用燃烧后脱硫和洗涤法脱硫等方式，降低燃料中硫含量，减少酸性腐蚀的发生。

燃气锅炉尾部受热面腐蚀机理及防治措施摘要：在燃气锅炉的运行过程中，为贯彻节能减排绿色理念，实现可持续发展，通常会在燃气锅炉尾部安设冷凝节能装置或余热回收装置，对热量与水资源等进行回收利用。

当尾部受热面的表面温度较低时，燃气锅炉排放烟气中所含的水蒸气会凝结在金属壁表面，对该区域造成低温腐蚀，影响燃气锅炉的运行安全。

为此，技术人员需要对其腐蚀机理进行深入分析并进行合理防治。

本文介绍了燃气锅炉尾部受热面产生低温腐蚀的主要原因，并提出了一些具体的防治措施，以供相关从业者参考。

关键词：燃气锅炉；尾部受热面；腐蚀机理；腐蚀防治Abstract: During the operation of gas boilers, in order to implement the green concept of energy saving and emission reduction and achieve sustainable development, a condensation energy saving device or a waste heat recovery device is usually installed at the tail of the gas boiler to recycle heat and water resources. When the surface temperature of the rear heating surface is low, the water vapor contained in the flue gas discharged from the gas boiler will condense on the surface of the metal wall, causing low-temperature corrosion to the area and affecting the operation safety of the gas boiler. For this reason, technicians need to conduct in-depth analysis of its corrosion mechanism and conduct reasonable prevention and control. This paper introduces the main reasons for low temperature corrosion of the heating surface of the gas boiler tail, and puts forward some specific prevention measures for the reference of relevant practitioners.Key words: gas boiler; rear heating surface; corrosion mechanism; corrosion prevention引言：城市化进程的推进为生态环境带来了严重的污染负担，我国传统以燃煤为主的能源供应体系向空气中排放了较多污染物，导致空气质量明显下降，甚至频繁出现雾霾问题。

82能源环保与安全一、前言随着我国工业的高速发展，对各种工业设备的应用水平有了更高的要求。

为了有效保障锅炉得到更加良好的运转，对其受热面往往有着比较高的要求，这样才能保证锅炉的运行效率。

因此，有必要对锅炉受热面损坏的原因进行深入探讨，并提出一些有效的保护措施，不断提高锅炉的利用率。

二、锅炉受热面损坏的常见原因高温腐蚀。

高温腐蚀是指在煤粉锅炉高温火焰和烟气区域，过热器和悬挂件外部出现的一种腐蚀现象，其属于一个比较复杂的物理化学过程，和有关煤反应的机理是一样的，由于煤自身的复杂性和对其研究发展的限制，这些机理和推理结果往往在定量描述上，还不是非常准确。

从目前对高温腐蚀的进一步研究来看，主要是由于壁面和积灰层间的一层液相反应而产生的。

污染后的受热面，会受到灰渣和烟气的复杂化学反应，受热面表层集灰也往往由两部分构成，内层的会比较密实，和管子的黏结牢固性比较强，不是非常容易被清除，外层的会比较松散，容易被有效清除。

造成锅炉受热面损坏的因素很多，其中一个因素是锅炉受热面出现了磨损。

在锅炉实际运行期间，受热面需要能够有效传递热量，需要与烟气直接接触。

在烟气中往往含有大量的杂质，在烟气流动的过程中，内部杂质会直接与受热面发生碰撞，对受热面造成比较大的影响。

如果受热面长期与烟气进行接触，烟气流动的速度会不断加快，内部的杂质对锅炉表面会产生切削的作用，让锅炉受热面发生比较大的磨损。

如果锅炉受热面设计不合理，还会对受热面造成磨损。

另外一个因素是锅炉缺水导致受热面管道发生损坏。

在锅炉运行过程中，如果内部发生缺水现象，就容易对受热面造成非常大的损伤，甚至会引起安全事故的发生，对企业经营效益造成非常大的影响。

如果锅炉内部缺水，管道在运行中就会得不到及时的冷却，在高温的环境中，管道内部的温度会不断升高，管道的强度会不断降低。

如果温度超过一定的值，受热面管道还会发生变形的现象，如果没有合理及时进行处理，容易造成管道发生爆裂的情况，造成比较大的经济损失。

锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀的预防和检修高俊义摘要：大容量锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀时有发生，对锅炉机组的安全、经济、稳定运行产生很大影响，本文主要阐述了大容量锅炉受热面积灰、磨损和腐蚀的原因、预防措施及发生这些缺陷后的一些处理方法。

关键词：受热面积灰磨损腐蚀预防检修1 前言我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主，而动力用煤质量偏劣，含灰量和含硫量等均较高，容易形成受热面的沾污、积灰、腐蚀和磨损。

这将会给锅炉带来很多的问题，如积灰的清除、传热条件变差、受热面的寿命下降等问题。

目前，随着锅炉容量的增大，炉内沾污、结渣、腐蚀等问题更为严重。

这是由于如下众多的因素引起的：炉膛容积增大，清灰困难，烟道尺寸增大，烟速和烟温容易分布不均匀；灰分的烧结性能是表征积灰特性的重要因素。

在燃用灰分烧结强度较大的煤时，灰分坚实，积灰牢固地粘着在管子上，难以消除，并容易使烟道堵塞。

烧结强度低的灰分则容易吹扫干净或被气流带走。

灰分的烧结强度与其温度、灰分中的碱的含量（特别是钠的含量）以及灰分的烧结时间等因素有关，而与灰的熔化温度关系不大。

灰分的温度越高以及烧结时间越长，其烧结强度也就越高，灰分中的碱的含量越多，其烧结强度也越大。

2.4 高温腐蚀的机理过热器和再热器受热面上的内灰层，不仅是高温积灰得以发展的重要原因，而且也是过热器和再热器高温腐蚀的根源。

过热器和再热器的高温腐蚀，又称煤灰（引起的）腐蚀。

如上所述，高温积灰所生成的内灰层，含有较多的碱金属，它与飞灰中的铁、铝等成分以及烟气中通过松散外灰层扩散进来的氧化硫的较长时间的化学作用，便生成碱金属的硫酸盐。

干灰并没有腐蚀作用；熔化或半熔化状态的碱金属硫酸盐复合物，对过热器和再热器的合金钢会产生强烈的腐蚀。

这种腐蚀大约众540～620度时开始发生，灰分沉淀物的温度越高，腐蚀速度就越强烈，约在700～750度时腐蚀速度最大。

所以这种腐蚀大多数发生在高温级过热器和再热器的出口管段。

浅谈锅炉尾部受热面在运行中常见的问题及解决方法1 尾部受热面的积灰当带灰的烟气流经各个受热面时，部分灰粒会沉积到受热面上而形成积灰。

这是锅炉运行中常见的现象。

积灰会影响传热和烟气的流速尤其是通道截面较小的对流受热面，严重的积灰还会堵塞烟道，以致降低锅炉出力甚至被迫停炉。

在烟气温度低于600~700℃后尾部烟道受热面上的积灰，大多是松散的积灰。

这是因为烟气中的碱金属盐蒸气凝结已结束，在受热面管子外表面上不再会有坚硬的沉积层。

这时的积灰可能有两种不同的情况：一是由于气流扰动使烟气中携带的一些灰粒沉积到受热面上，形成松散的积灰层；二是由于烟气中酸蒸气和水蒸气在低温金属表面上凝结，将灰粒粘聚而成的积灰。

烟气中的灰粒一般都小于200μm，其中多数为10~30μm，当含灰气流横向冲刷管束时，管子背风面产生漩涡，较大的灰粒由于惯性大不会被卷吸进去，而较小的灰粒则进入漩涡，并沉积到管壁背风面上。

灰粒之所以能粘附到管壁表面，是由于金属表面原子的不饱和引力场所引起的，灰粒越小相对表面积越大，当它与管壁接触时就能很容易的被吸附到金属表面上。

对流受热面上的积灰，主要集中在管壁的背风面，而迎风面很少，这是因为管子的正面部分从一开始就受到大灰粒的打击，因此只有在烟速很低或飞灰中缺乏大颗粒时才会出现积灰。

而管子侧面，由于受到飞灰的强烈磨损，即使在很低的烟气速度下也不会有灰沉积。

影响积灰：烟气流速，烟气流速越高，灰粒中的冲刷作用越大，积灰越少；反之，当烟气流速较低时，在迎风面也会产生积灰现象。

根据研究，对于使用固体燃料的锅炉，当烟气流速为8~10m/s时，迎风面不会积灰；当烟气流速为2.5~3m/s时，不仅背风面积灰严重，而且迎风面也会有较多的积灰，甚至发生受热面堵灰。

飞灰的颗粒度，如果飞灰中粗灰多细灰少，则因冲刷作用大而积灰少；反之，积灰就多。

积灰与管径有关，在其它条件不变时，管径越大，积灰越严重。

减轻积灰的方法：（1）定期吹灰；（2）采取适合的烟气流速；（3）采取小管径，错列布置。

锅炉受热面的磨损与腐蚀锅炉受热面的磨损与腐蚀一、锅炉受热面的飞灰磨损燃煤锅炉受热面的飞灰磨损，不但要造成受热面的频繁更换。

使发电成本增加，而且还将造成受热面的泄漏或爆管事故，危害很大。

受热面的飞灰磨损一般都带有局部的性质，在烟速高的烟气走廊区和灰粉浓度大的区域，通常磨损较严重，从被磨损管子的周界来看，磨损程度也是不均匀的。

为了找出减轻磨损的措施，有必要先对飞灰磨损的机理及规律进行讨论。

l、飞灰磨损的机理在锅炉烟道中烟气冲刷受热面时，往往存在一定数量一定动能的飞灰粒子冲击管壁的现象，每次冲击都可能从管壁上削去极其微小数量的金属屑。

日积月累，由于飞灰的不断冲击，管壁将被越削越薄，这就是磨损。

飞灰在冲击管壁时，一般有垂直冲击和斜向冲击两种情况。

垂直冲击造成的磨损称为冲击磨损，冲击磨损作用的结果是使正对气流方向的壁面上出现明显的麻点。

斜向冲击时的冲击力可分为法向分力和切向分力。

法向分力引起冲击磨损，切向分力则引起切削磨损。

由于受热面的各根管子在烟道中所处的位置各不相同，因而各管在沿管周各点所受的冲击力和切向力的作用也不相同，导致飞灰对各管磨损程度的差异。

2、影响飞灰磨损的因素影响飞灰磨损的因素很多，它们之间的关系可用下式表示：式中:T--管壁表面单位面积磨损量，g／m2；C--考虑飞灰磨损性的系数，与飞灰性质及管柬结构特性有关；η一飞灰撞击管壁的机会率，与灰粒所受的惯性力及气流阻力有关；u--烟气中的飞灰浓度，g／m2ω－飞灰速度，一般可认为等于烟气的流速，m／s；τ－时间，h。

由(3一1)式可知，影响飞灰磨损的主要因素有：(1)飞灰速度管壁的磨损量与烟气流速的三次方成正比，因此锅炉运行中对烟气流速的控制可以有效地减轻飞灰对受热面的磨损。

但是烟气流速降低，会造成烟气侧对流放热系数的降低，并增加了积灰与堵灰的可能性，因而应全面考虑，以确定最经济、最安全的烟气流速。

在某些情况下，烟道中会存在没有或只有很少受热面阻隔的狭窄烟气通道，或由于积灰、堵灰等原因形成狭窄通遭，称为烟气走廊在这些区域，烟气流速特别高，有时比平均流速大3—4倍，因而将使磨损量较平均情况增加达数十倍。