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锅炉高温腐蚀及其预防措施

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锅炉高温腐蚀及其预防措施

目录

1. 前言 .................................................................... 1

2. 高温腐蚀的主要原因 ...................................................... 2

2.1. 燃烧不良和火焰冲刷 ........................................... 2

2.2. 燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分 ................................. 2

2.3. 还原性气氛 ................................................... 3

3. 腐蚀类型 ................................................................ 3

3.1. 调整燃烧并控制煤粉细度 ....................................... 3

3.2. 控制燃料中的硫和氯含量 ....................................... 4

3.3. 合理的配风及强化炉内的湍流混合 ............................... 4

3.4. 避免出现受热面超温 ........................................... 4

3.5. 改善受热面状况 ............................................... 4

36 采用低氧燃烧技术组 ........................................... 5

4. 低氧燃烧的影响 .......................................................... 5

4.1. 什么是低氧燃烧？低氧燃烧有何优点？ .......................... 5

4.2. 锅炉低氧燃烧的优点和缺点 ..................................... 6

4.2.1. 利： ......................................................... 6

4.2.2. 弊： ......................................................... 6

4.3. 低氧量控制对N0χ排放的影响 ................................... 6

4.4. 低氧量控制对锅炉运行经济性的影响 ............................. 7

4.5. 低氧量控制对锅炉燃烧稳定性的影响 ............................. 7

4.6. 低氧量控制对锅炉高温腐蚀和结渣的影响 ......................... 7

5. 结束语 .................................................................. 8

1 .前言

锅炉的高温腐蚀主要发生在燃用高硫煤的锅炉水冷壁管和过热器管束上。

锅炉运行时在烟温大于700℃的区域内，在高温高压条件下受热面与含有

高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触极易发生高温腐蚀。 第2页共8页

高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热分解

出自由的硫原子，产生腐蚀。

通常高压锅炉水冷壁管向火侧的正面腐蚀最快，减薄得最多若发生爆管都

在管子的正面爆开管子的侧面减薄得较少，而管子背火侧几乎不减薄，这种腐

蚀给锅炉水冷壁管造成很大威胁，严重时，往往几个月就得更换部分管段给锅

炉的安全经济运行带来很大危害。

而锅炉过热器管的高温腐蚀主要是由于液态的灰黏结在过热器管壁上而引|

起腐蚀。

2 .高温腐蚀的主要原因

2.1. 燃烧不良和火焰冲刷

持续燃烧不良和脉动火焰冲击炉墙时，导致燃烧不完全，在燃烧器区域附

近的火焰中心处，当未燃尽的焰流冲刷水冷壁管时，由于煤粉具有一定的棱

角，煤粉对管壁有很大的磨损作用，这种磨损将加速水冷壁保护层的破坏，在

管壁的外露区段，磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜，烟气介质

便急剧地与纯金属发生反应，这种腐蚀和磨损相结合的过程，大大加剧了金属

管子的损害过程。

2.2. ,燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分

燃用含硫量高的煤粉时，煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热；分解出自由的硫

原子

Fe2++S2÷FeS+[S].

而烟气中存在的一定浓度的H2S与SO2化合，也产生自由硫原子：

2H2S+SO2÷2H2O+3[S]

其次燃料中的硫及碱性物会在炉内高温下反应生成硫酸盐，当这些硫酸盐

沉积到受热面上后会再吸收S03，生成焦硫酸盐，如Na2S2O7和K2S2O7。

焦硫酸盐的熔点很低在通常的锅炉受热面壁温下呈熔融状态，与Fe2O3更

容易发生反应生成低熔点的复合硫酸盐，当温度在550。1700。(：时，复合硫酸

盐处于融化状态，将管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏，继续和管子金属发生

反应，造成过热器管的腐蚀。 第3页共8页

另外，燃料中含有氯化物也是使炉管损耗的一个重要原因。

它们与烟气中的水、硫化氢等反应生成硫酸盐和HCI气体，由于HCI的存

在可以使金属表面的保护膜遭到破坏，从而加大对管壁的腐蚀。

燃料中含氯量增加，对金属的腐蚀速率也随之增加。

当灰中含氯低于0.2%时，不致产生明显的腐蚀；当含氯量达到0.6%时，将

造成高的腐蚀率。

2.3. 还原性气氛

水冷壁外壁在还原性气氛中，挥发性硫、氯化物及熔融灰渣作用下，使管

壁减薄引起的故障。

一氧化碳，包括末燃烧的煤粒冲刷管壁，右硫酸盐和氨氯化物（英国煤有

一些煤氯含量超过0.6%）的作用下加速腐蚀，导致管壁减薄，当其腐蚀速度超过

25μm√103h时，表示已有明显腐蚀。

此外低熔点的钠、磷的焦硫酸盐甩落在水冷壁管外表，能熔掉管外表的氢

化铁保护层，也使金属受到腐蚀。

超临界压力锅炉因其布置特点及壁温相对较高，容易发生圆周方向的沟槽

或裂纹。

3 .腐蚀类型

试验结果显示，硫酸酊及三氧化二铁的含量最高，具有融盐型腐蚀的特

征，属于融盐型高温腐蚀。

从近表层腐蚀产物的分析结果看，S和Fe元素含量最高，具有硫化物型腐

蚀特征，说明存在较严重的硫化物型腐蚀。

因此，我厂锅炉高温腐蚀是以融盐型腐蚀为主并有硫化物腐蚀的复合型腐

蚀。

3防止高温腐蚀的措施

3.1. 调整燃烧并控制煤粉细度

⑴尽量减少煤粉管道的弯头及长度，并力图使通往各燃烧器的煤粉管道阻

力相近。

⑵ 在管道分叉后引至燃烧器之前，最好有足够长度的直管段，利用直管 第4页共8页

段的均流作用来减轻煤粉分布不均的程度。

⑶ 尽量消除煤粉管道内气流的旋转。

在产生气流旋转后的管道装设十字形的整流装置，这样阻力不大，效果较

好。

(4)对于因弯头而引起煤粉惯性分离所产生的分布不均现象，可用加装导

流板予以减轻。

(5避免周期性地将个别给粉机停掉，必须调整设备和给粉工况，以便锅炉

负荷一直下降到额定负荷的50~60%为止，均可由全部安装的给粉机来均均地改

变供粉，而不使个别燃烧器的过量空气量增高。

(6)控制煤粉细度，减少腐蚀发生的概率，以降低腐蚀和磨损。

3.2. 控制燃料中的硫和氯含量

控制燃料中的硫和氯含量可降低腐蚀速率。

国外研究显示，水冷壁管常在燃料品种变化时发生向火侧严重腐蚀。

燃料是控制腐蚀速率的第一道关口，应燃用含硫量低于0.8%的煤种，以降

低腐蚀速率。

3.3. 合理的配风及强化炉内的湍流混合

合理的配风及强化炉内的湍流混合目的是避免局部出现还原性气体。

通过调整及强化各燃烧器混合后，实际上高温腐蚀就减轻了很多。

3.4. 避免出现受热面超温

因为长期低负荷运行会造成过热器管内工质流量过小，流速过低严重影响

了管子内外热交换，造成管壁温度过高，而炉膛温度不可能同时降低，造成管

子短时间超温。

所以应尽量避免长期低负荷运行，同时控制炉内局部特别是燃烧器区域附

近的火焰中心处的最高温度及热流密度以避免出现受热面壁温局部过高，减轻

高温腐蚀。

3.5. 改善受热面状况

对水冷壁、过热器等受热面管进行热喷涂喷涂耐腐蚀材料，也可对水冷壁

管进行表面补焊或改用抗腐蚀性能好的铁素体合金钢管或复合钢管，以改善炉

管金属表面状况提高金属材料的耐腐蚀性能。 第5页共8页

3.6. 采用低氧燃烧技术组

由于供给锅炉燃烧室空气量的减少，因此燃烧后烟气体积减小，排烟温度

下降，锅炉效率提高。

燃油和煤中的硫转化为so3的百分数和过量空气百分数之间的关系是，随

着过量空气百分数的降低，燃料中的硫转化为S03的转化明显下降。

4 .低氧燃烧的影响

41什么是低氧燃烧？低氧燃烧有何优点？

烟气含氧量是锅炉运行重要监控参数之一，是反映燃烧设备与锅炉运行完

善程度的重要依据，其值的大小与燃料的种类和性质、锅炉负荷的大小、运行

配风工况等因素有关系。

控制烟气含氧量对控制燃烧过程，实现安全、高效和低污染排放是非常重

要的，以下浅谈烟气含氧量控制对锅炉运行的影响。

低氧燃烧，全称“低氧燃烧技术”。

是指一项借控制燃油锅炉排烟中的硫氧化物含量并降低氮氧化物排放量来

防止或减轻污染的技术措施。

燃油中含有的硫在燃烧过程中与空气中的氧化合生成二氧化硫或三氧化

硫，两者均为有害气体，如排入大气将污染周围环境。

特别是三氧化硫气体与烟气中的水蒸气结合后会生成硫酸蒸气，硫酸蒸气

遇到某些低温金属表面将冷凝而形成硫酸雾滴，引起锅炉受热面的低温腐蚀；

如凝结在飞灰表面上形成粘性尘，则易造成空气预热器等堵灰。

受用较低的过量空气系数，使燃烧后烟气中剩余氧很少的燃烧技术称低氧

燃烧。

一般，炉膛出口处过量空气系数控制在低于1.05,最好控制a=1.02~1.03,

这时，对于燃油炉，烟气中的剩余氧约在0∙4%~0.65%之间。

低氧燃烧的优点主要有以下几方面：

⑴送风量和烟气量减小使排烟热损失下降，锅炉效率提高，并使吸、送风

机耗电量减小；

⑵烟气中剩余氧浓度降低，金属高温氧化的可能性降低，并能降低五氧化

二车凡的生成量，能有效地减轻受热面的高温腐蚀和防止出现高温粘结灰；

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锅炉运行中的高温腐蚀

锅炉运行中的高温腐蚀

锅炉运行中的高温腐蚀、高温氧化和低温腐蚀：机理与应对策略

一、高温腐蚀

高温腐蚀是锅炉运行中最为常见的腐蚀类型之一。在高温环境下，锅炉的金属壁面会受到氧化、硫化、氯化等化学反应的侵蚀，从而造成金属壁面的损伤和破坏。高温腐蚀的主要影响因素包括温度、气氛组成、金属材料等。

1.温度：高温腐蚀通常发生在锅炉的高温区域，如燃烧器、过热器和再热器等部位。随着温度的升高，金属表面的氧化反应速率也会加快，导致腐蚀加剧。

2.气氛组成：气氛组成对高温腐蚀的影响主要体现在氧气浓度、硫化物和氯化物等腐蚀性气体浓度等方面。高氧气浓度和腐蚀性气体浓度会加速金属表面的氧化和腐蚀反应。

3.金属材料：不同种类的金属材料对高温腐蚀的敏感性不同。例如，铁基合金在高温下容易发生氧化反应，而镍基合金则具有较好的抗高温腐蚀性能。

为了减轻高温腐蚀，可以采取以下措施：

1.选用具有抗高温腐蚀性能的金属材料，如镍基合金等。 2.控制锅炉运行温度，避免超温现象。

3.改善锅炉内部气氛组成，减少腐蚀性气体浓度。

4.在金属表面涂覆防护涂层，如抗氧化涂层等。

二、高温氧化

高温氧化是指金属在高温下与氧气发生反应，生成金属氧化物的过程。高温氧化会使得金属壁面变厚、粗糙，甚至出现裂纹，从而影响锅炉的安全运行。

高温氧化的主要影响因素包括温度、氧气浓度和金属材料等。随着温度的升高，金属氧化反应速率会加快，导致氧化层增厚；高氧气浓度也会促进金属氧化反应的进行；不同种类的金属材料对高温氧化的敏感性不同。

为了减轻高温氧化，可以采取以下措施：

1.控制锅炉运行温度，避免超温现象。

2.改善锅炉内部气氛组成，减少氧气浓度。

3.采用耐高温氧化性能较好的金属材料。

4.在金属表面涂覆抗氧化涂层，如搪瓷等。

三、低温腐蚀

低温腐蚀是指烟气中的硫酸蒸汽在较低温度下与金属表面发生化学反应，导致金属壁面损伤和破坏的现象。低温腐蚀通常发生在锅炉的低温区域，如空气预热器等部位。

锅炉高温腐蚀及其预防措施

锅炉高温腐蚀及其预防措施

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锅炉高温腐蚀及其预防措施

目录

前言 ........................................................................ 2

1 .高温腐蚀的主要原因 ........................................................ 2

1.1. 燃烧不良和火焰冲刷 ................................................... 2

1.2. 燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分.......................................... 2

1.3. 还原性气氛 ........................................................... 3

2 .腐蚀类型 .................................................................. 3

2.1. ................................................................................................................................. 1.调整燃烧并控制煤粉细度 ...................................................... 4

2.2. 控制燃料中的硫和氯含量 ............................................... 4

2.3. ................................................................................................................................. 3.合理的配风及强化炉内的湍流混合 .............................................. 4

锅炉腐蚀原因及预防

锅炉腐蚀原因及预防

锅炉腐蚀原因及预防

锅炉腐蚀原因分析

1、锅内氧腐蚀形貌特征分析

a.腐蚀部位一般位于水位线附近;

b.一般为点状的高于金属表面的包状物，外表面为黄褐色到砖红色不等，包状物内多为黑色粉状物，含有一定水份;

c.去除包状物后金属表面为一圆状深坑;

d.锅炉一般有带水停用的现象。

2、锅内溶解氧腐蚀成因分析

a.锅内氧腐蚀属于电化学腐蚀，锅水是一种电介质，由于水位线附近锅水溶解氧的浓度较高，形成了腐蚀电池;

b.腐蚀电池是指:不同金属的电偶腐蚀电池、浓差腐蚀电池、温差腐蚀电池，金属化学成份的不均匀、金相组织的不均匀、应力大小的不同、表面损伤情况或保护膜的破坏等可形成腐蚀电池;

c.钢材等在各自盐类溶液中不能产生平衡电位(电位平衡了腐蚀就停止了)，即容易发生腐蚀(锌铜金不易腐蚀)。

锅内溶解氧腐蚀的预防

a.定期煮炉，清除金属表面的腐蚀产物，并在金属表面形成完整的保护膜;

b.运行时保持锅水碱度和ph值符合要求(可以选择给水加氨，使给水ph值符合水、汽质量要求，以减缓氧腐蚀);

c.给水除氧或锅内加药除氧;

d.减少锅水中氯离子含量;

e.加强停炉保养，长期停炉宜用干法保养(烘干或吹干后密封，放置除湿剂，将水汽接管用盲板全部隔断);短期停炉宜用湿法保养(充氮或采用防护药品除氧)或热保养法(保持炉温、保持锅内蒸汽压力大于大气压，防止空气侵入);临时停炉时宜用充水带压保养(加温后去火,将水加满并保持一定压力, 防止外界空气侵入)。

3、管内壁腐蚀 3.1.1溶解氧腐蚀

由于Fe与02. C02之间存在电位差，形成无数个微小的腐蚀电池, Fe是电池中的阳极，溶解氧起刚极去极化作用，Fe 比02等的电位低而遭到腐蚀。

当pH值小于4或在强碱环境中，腐蚀加重，pH 值介于4^13之间，金属表面形成致密的保护膜(氢氧化物)，腐蚀速度减慢。腐蚀速度与溶解氧的浓度成正比，随若给水速度提高、锅炉热负荷增加、溶解氧腐蚀也随之加剧。

燃气锅炉低温腐蚀与防治

燃气锅炉低温腐蚀与防治

燃气锅炉低温腐蚀与防治

【摘 要】本文对锅炉尾部受热面的低温腐蚀机理及影响低温腐蚀的因素进行了较为详细的分析，并针对性的提出了几种防腐措施，其中重点介绍了耐蚀性能优异的搪瓷材料的应用，以及本厂1#燃气锅炉空预器针对低温腐蚀进行的改造，通过改造使锅炉实现了长周期稳定运行。

【关键词】燃气锅炉；搪瓷；低温腐蚀

0.前言

兰州石化公司动力厂有3台75t/h中压蒸汽锅炉，锅炉为单锅筒自然循环锅炉，其中1#、3#锅炉为燃气锅炉，燃料为炼厂生产的副产品干气，干气不足时掺烧天然气，2#锅炉为一台油气混烧锅炉，正常情况下燃烧干气和天然气的混合气，天然气不足时，燃用抽出油。由于燃料前期脱硫不足，燃料中含有的硫分很多，对我厂燃气锅炉造成的低温腐蚀非常严重。每年在锅炉检修期间都会更换空气预热器的换热管束，不仅增加了每年的维修成本，而且经常因为排烟温度过低、换热管束漏风导致风机负荷增加。多次的非计划停工导致厂区中压蒸汽供应经常出现波动，在一定程度上影响炼油装置的长期稳定运行，所以，防止燃气锅炉的低温腐蚀就成为了我厂确保锅炉长周期平稳运行的一个基本条件。

1.锅炉低温腐蚀的影响因素

1.1烟气中氧含量的大小

烟气中的含氧量是使SO2生成SO3的基本条件，含氧量越多，SO3的生成量也就越多。因此降低烟气中的含氧量就可以有效地减少锅炉低温腐蚀。而且烟气中的含氧量越少，烟气酸露点也就越低。

1.2燃料中的硫含量大小

燃料中的硫可以说是导致锅炉低温腐蚀的根本因素，燃气锅炉的燃料中，天然气、瓦斯、干气中都含有很多的H2S，而且燃料中硫含量越高，造成低温腐蚀的程度也就越严重。有实验研究得出，当硫含量在1%-5%时，含硫量每增加1%，露点约升高4℃。烟气中的酸露点升高，从而导致低温腐蚀的程度加剧。

1.3锅炉负荷的影响

不管燃烧何种材料，锅炉负荷的高低直接影响到烟气中SO3的浓度，锅炉负荷越高，SO3的浓度和烟气露点也就会越高，这是因为锅炉负荷的升高使炉膛温度也会升高，这样有利于SO3生成，低温腐蚀的程度也就越严重。