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屏式过热器高温腐蚀机理探究及防治

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锅炉制造BOILER MANUFACTURING

第4期

2019年7月

No. 4Jul. 2019

屏式过热器高温腐蚀机理探究及防治郎丽萍▽，李亚坤I

(1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨

150046；2.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室

(哈尔滨锅炉厂有限责任公司)

，

黑龙江哈尔滨

150046)

摘要:燃煤电站锅炉受热面高温腐蚀现象普遍存在，高温受热面常常因高温氧化、腐蚀而提前失效

，引发泄

露事故，导致机组非计划停机，影响发电机组的安全经济运行。本文就工程实例,探究屏式过热器的高温腐蚀

的机理，

影响因素及相应的防治措施。

关键词：高温腐蚀;屏式过热器;腐蚀机理;防治中图分类号:TK223.3 文献标识码:A 文章编号:CN23 - 1249(2019)04

-

0008 - 03

Exploration and

prevention

of high temperature

corrosion

mechanism of platen

superheater

Lang Liping

2

,Li Yakun1

(1. Harbin Boiler Company Limited, Harbin

150046,China；2. State Key Laboratory of Efficient and

Clean Coal - fired Utility Boilers ( Harbin Boiler Company Limited

) ,

Harbin 150046,China)

Abstract ： High temperature corrosion of the heating

surface is widespread phenomenon in Coal-fired

utility boilers. High temperature heating surfaces often fail prematurely due to high temperature oxi・ dation and corrosion, which causing a leak accident and unplanned shutdown of the unit, and

then

affect the Safe and Economic Operation of Generator unit. In this paper, the project example are

used to explore the mechanism, influencing factors and prevention measures of high temperature cor

­

rosion of platen superheaters.

Key words: high temperature corrosion ； platen superheater ； corrosion mechanism ； prevention

c 引亠 治措施，以期为相似锅炉提供一定的技术支持

。

0引百

国内某电厂运行两台600MW等级超超临界 机组，其中锅炉采用单炉膛

、平衡通风、紧身封闭 布置；固态排渣、全钢构架、全悬吊结构;墙式切圆 燃烧方式，带再循环泵的启动系统及一次中间再 热。锅炉采用锅炉投运后，运行稳定，累计运行 4.2万小时后，屏式过热器发生多次泄露，泄露位 置为屏式过热器底部弯头部分，导致机组停机。 经过泄露部位材料检验及运行调整，判断高温附 着物腐蚀导致管壁减薄，最终爆管泄露。本文就 此实例，探究屏式过热器的高温腐蚀机理以及防1样管分析取屏式过热器泄露位置管材进行化验，

通过

对样品分析，提供客观准确的判断。

先后对样品

进行宏观检查、化学成分分析、金相分析及能谱分

析。过热器高温腐蚀图片见图

1所示。

通过对样品宏观观察发现腐蚀区域沿管子纵 向，表层被黄白色灰状物覆盖，灰状物下为深褐

色，腐蚀面较为粗糙,腐蚀深度不均，且样管内外

均未见明显的氧化皮。化学成分分析并对管材品

质进行检验,结果显示管材化学成分负荷标准中

收稿日期：2019 -03 -15

作者简介：郎丽萍(1972 -),女，高级工程师，

工作于哈尔滨锅炉厂有限责任公司，

主要从事电站锅炉的设计和研发工作。第4期郎丽萍，

等:屏式过热器高温腐蚀机理探究及防治

• 9 •

图1过热器高温腐蚀及爆管图片

材质的规定。对样品进行金相组织观察,其奥氏 体晶界已基本消失，

晶间存在大量的析出物

，金相

组织存在严重的老化倾向；同时，

腐蚀区域存在严

重的增碳现象，对样管腐蚀区域表面产物进行能

谱分析，能谱分析见表1所示，其表层主要为碱金

属及非金属的氧化物及c、

si、

s等化合物,从成分

可见其表层含有较多的燃烧后产物、部分未充分

燃烧的有机物及一定量的硫化物。综合上述分析，管子泄漏点的原因是外壁存

在附着物,

附着物与管子在高温环境下长期接触,

进而发生腐蚀，而附着物中的S元素又加快腐蚀

速度，使管壁减薄,

当管壁厚度低于管子最小理论

壁厚时,爆管的可能性大大增加,

最终发生管子泄

露事故。

表1腐蚀区域能谱分析结果元素0SiAl

C

FeCrNa

Ti

KS

wt( % )

49.9516.7410.8710.262.862.631.66

0.940.50.47

At(%)59.0811.287.6216.160.970.961.370.37

0.240.28

2高温腐蚀机理

根据材料化学试验分析结果，该电厂屏式过

热器底部弯头泄露是由于管材发生高温腐蚀，管

壁减薄，

最终泄露

。在煤粉锅炉中，

高温腐蚀主要

分为硫酸盐型、硫化物型和氯化物型。其中，硫酸

盐型主要发生在高温受热面上，例如过热器和再

热器上;本工程中发生的高温腐蚀,就属于硫酸盐 型腐蚀。锅炉投运后,在运行过程中，炉内高温受热面

管子表层会生成一层铁锈（主要成分是

Fe2o3）,

同时形成粘附极细灰粒的粘污层,二者的厚度是 很小的，其实际作用是金属的保护膜，

对管材具有

一定的保护作用。

然而在炉内火焰的高温下，煤

中的碱金属（如Na,K等）易挥发，与烟气中的SO,

反应，

生成碱金属硫酸盐

（NazSO。或K2SO4）

,

其粘

附在受热面管壁上。碱金属硫酸盐具有粘性，熔

点低的特点。随着运行时间的增加

，

硫酸盐层厚

度增加，热阻增大，受热面管子内工质及烟气的换

热效果变差，管子壁温升高，达到一定温度后，碱

金属硫酸盐开始发粘、

熔化并粘结飞灰，逐渐形成

疏松的渣层。渣层的形成，

使高温腐蚀的发生具

备了基础条件，由于渣层的存在，

管壁温度会不断

上升，

更多的碱金属硫酸盐熔化

，并粘结更多的飞

灰,使渣层更厚。

在碱金属硫酸盐熔化时会放出SO-所放出

的SO?及烟气中的

SO3会通过疏松的渣层向内扩

散，与金属表面氧化膜中的

Fe2O

3

和熔融的硫酸

盐M2SO

4

（

M

代表Na、K等碱金属）发生反应，生

成复合硫酸盐（Na • K）（Fe • A1）SO4,

破坏了管

壁表面的氧化膜。随着复合硫酸盐的沉积，

其熔

点降低，

当壁温高于其熔点时

，复合硫酸盐熔化，

使管材进一步氧化而使金属耗损。碱金属硫酸盐 的循环作用使腐蚀不断进行。

在运行过程中，受

热面管壁的渣层因过厚脱落和人工清灰,使粘附 在管材表面的复合硫酸盐等暴露在高温腐蚀下，

复合硫酸盐会分解，出现新的碱金属硫酸盐层,

在

S03

的作用下，

不断使管壁受到腐蚀

。

此外，当烟气气氛中SO3的含量较髙时，会生

成焦硫酸盐。焦硫酸盐熔点更低,更容易与管材

表面的Fe2（）3

发生反应，生成M,Fe（SO4）3,形成

腐蚀反应速度更快的熔盐型腐蚀。

3高温腐蚀的产生原因

3.1燃煤中的腐蚀成分燃煤中可产生高温腐蚀的物质主要包括s、

v

及碱性物质等，

其含量越多，腐蚀越易发生，

腐蚀

越严重。根据高温腐蚀的机理，

煤中的硫元素是

造成受热面高温腐蚀的根本原因。煤中的硫在燃

烧过程中生成S02,少量的

so2

转化成为SO3,其

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生物质锅炉高温过热器腐蚀原因分析及对策

生物质锅炉高温过热器腐蚀原因分析及对策

生物质锅炉高温过热器腐蚀原因分析及对策生物质锅炉高温过热器腐蚀是生物质锅炉运行中常见的问题之一。

高温过热器腐蚀主要由于以下原因造成：一是燃烧过程中产生的酸性气体进入高温过热器内部，与金属材料反应产生腐蚀；二是生物质燃烧过程中生成的灰渣和粉尘中含有高浓度的腐蚀性物质，附着在高温过热器表面，引发腐蚀反应。

针对这些腐蚀问题，应采取以下对策：1. 控制燃烧过程中产生的酸性气体排放。

采用优化燃烧控制技术，调整燃烧工况，控制炉内氧浓度和温度分布，减少燃烧过程中产生的酸性气体。

合理选择生物质燃料，尽量避免含硫、含氯等高挥发性物质较高的燃料。

2. 加强高温过热器的防腐措施。

采用优质抗腐蚀材料制作高温过热器，如不锈钢、合金钢等，提高材料的抗腐蚀性能。

可以在高温过热器表面涂覆特殊的防腐涂层，形成保护膜，减少与酸性气体的接触。

3. 建立灰渣和粉尘处理系统。

将生物质锅炉燃烧产生的灰渣和粉尘收集起来，通过合适的处理系统将其中的腐蚀性物质去除或减少，并进行有效处理和利用。

可以采用旋风集尘器、电除尘器等设备，对灰渣和粉尘进行除尘和脱硫处理，降低其对高温过热器的腐蚀影响。

4. 定期清洗高温过热器。

定期对高温过热器进行清洗，清除附着在表面的灰渣和粉尘，防止其积聚和堆积，减少对高温过热器的腐蚀破坏。

清洗过程中，使用合适的清洗剂和工艺，避免对高温过热器材料造成二次腐蚀。

生物质锅炉高温过热器腐蚀问题对于锅炉运行稳定性和寿命有着重要影响。

通过采取上述对策，可以有效减少高温过热器的腐蚀损伤，提高生物质锅炉的运行效率和可靠性。

还应加强对生物质燃料和燃烧技术的研究，推动生物质锅炉的发展与应用，减少对传统能源的依赖，实现清洁能源的可持续利用。

屏式过热器爆管原因分析及处理

屏式过热器爆管原因分析及处理

屏式过热器爆管原因分析及处理屏式过热器是一种利用热力作为能源的设备，主要用于发电厂、化工厂、石油化工厂等工业领域。

在使用过程中，经常会出现爆管的情况，这不仅会造成设备的损坏，还可能造成人身伤害和环境污染。

对屏式过热器爆管原因进行分析，并制定相应的处理措施，对设备的安全运行和生产效率具有重要意义。

1. 设计不合理屏式过热器在设计阶段可能存在管道过于细小、结构不坚固等问题，导致承受高温高压时无法正常工作，容易发生爆管。

2. 设备老化长时间的工作，会导致设备零部件的老化，管道内壁会发生腐蚀、磨损等现象，使得管道承受压力能力下降，容易造成爆管。

3. 运行参数异常长期运行参数异常，比如过高的温度、压力等，会导致设备疲劳程度增加，容易发生爆管。

4. 清洗不彻底屏式过热器在运行过程中，会积累大量的灰尘、污垢等杂质，如果清洗不彻底，这些杂质就会在管道内导致积聚，影响热交换效率，加速管道磨损，最终导致爆管。

5. 操作不当操作人员在使用屏式过热器时，如果操作不当或者不按照操作规程进行操作，比如超负荷运行、排污不及时等，都有可能导致爆管的发生。

二、屏式过热器爆管处理措施1. 设计合理在设备设计阶段，要采用合理的材料、管道直径和结构设计，提高设备的承压能力，降低爆管的风险。

2. 定期检查维护定期对屏式过热器进行检查和维护，及时清理管道内的杂质和污垢，修复磨损的管道，确保设备的安全运行。

3. 控制运行参数严格控制屏式过热器的运行参数，比如温度、压力等，确保设备在合理的工作范围内运行，降低爆管的风险。

4. 操作规程培训对操作人员进行必要的操作规程培训，提高操作人员的操作技能和安全意识，减少因操作不当导致的爆管事件发生。

5. 安全警示在设备周围设置安全警示标识，提醒相关人员注意安全，做好防护措施，以减少人身伤害的发生。

6. 故障处理及时一旦发现屏式过热器出现故障，应立即停机，及时进行故障处理，避免故障进一步扩大，造成不必要的损失。

屏式过热器爆管原因分析及处理

屏式过热器爆管原因分析及处理

屏式过热器爆管原因分析及处理屏式过热器是一种用于汽锅炉、电力锅炉等设备中的重要组成部分，其主要作用是通过对烟气进行换热，使得烟气中的热能被传递给水，从而提高锅炉的热效率。

由于工作环境的复杂性和长时间的使用，屏式过热器存在着一些常见的问题，其中最常见的就是爆管。

本文将对屏式过热器爆管的原因进行分析，并提出一些相应的处理方法。

屏式过热器爆管的原因有很多，主要包括以下几个方面。

设计问题是导致屏式过热器爆管的主要原因之一。

如果在设计过程中没有充分考虑到设备的承压能力和热应力的有效控制，就容易导致屏式过热器发生爆管。

如果设计中忽视了流体力学的因素，如流速过大或流道设计不合理，也容易导致过热器爆管。

操作不当也是导致屏式过热器爆管的常见原因。

如果操作人员在使用过程中没有按照设备的操作规程进行正确的操作，或者没有及时发现和处理设备中的异常情况，都会增加过热器爆管的风险。

如果在超负荷运行或异常工况下使用设备，就容易导致设备的爆管。

过热器内的结垢和腐蚀也是导致爆管的原因之一。

在长时间的运行过程中，水中的杂质和沉淀物会逐渐堆积在过热器内壁上，形成结垢。

这些结垢会导致过热器的热传导能力下降，热应力集中，从而增加了爆管的风险。

过热器内的水质腐蚀也会使过热器壁变薄，从而降低了设备的强度和承压能力，增加了爆管的可能性。

针对屏式过热器爆管的问题，可以采取以下一些处理方法。

对于设计问题导致的爆管，应该进行合理的改进和优化。

在设计过程中，需要充分考虑到设备的承压能力、热应力和流体力学等因素，并采取相应的措施来减少爆管的风险。

定期进行过热器的清洗和维护，减少结垢和腐蚀的发生。

可以采用物理和化学方法对过热器进行清洗，去除结垢和沉淀物。

对于水质腐蚀的问题，可以通过优化水处理工艺，对水进行预处理和除氧等措施，减少水质腐蚀对设备的影响。

屏式过热器爆管可能因设计问题、操作不当、结垢和腐蚀等原因导致。

针对这些问题，应采取相应的对策，包括优化设计、加强操作和维护管理等方面，以减少过热器爆管的风险，保证设备的安全和可靠运行。

读懂本文，与锅炉“高温腐蚀”说再见！（锅炉人必读）

读懂本文，与锅炉“高温腐蚀”说再见！（锅炉人必读）

读懂本文，与锅炉“高温腐蚀”说再见！（锅炉人必读）燃煤电站锅炉的水冷壁、过热器、再热器等高温受热面，常常因高温氧化、腐蚀而早期失效。

随着大容量、高参数锅炉的应用，这种高温腐蚀现象更加明显，并且严重影响了电厂的安全运行，是造成机组非正常停机的一个重要因素。

1 高温腐蚀产生的一般机理水冷壁烟气侧高温腐蚀的过程比较复杂，目前一般认为高温腐蚀的发生与下列因素有关：燃煤含硫量高；含有可燃物的煤粉火焰直接冲刷壁面；水冷壁经常处于还原性气氛中等。

煤的含硫量高时，水冷壁外部沉积物的化学构成易于促成高温腐蚀的发生。

如果水冷壁管壁外部经常遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷，使硫化亚铁（FeS2）随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上，经炉内催化形成的原子S和SO3会使水冷壁产生高温腐蚀；在缺氧的情况下如果水冷壁面附近的还原性气体H2S和CO的含量较高时，也会使水冷壁产生高温腐蚀。

据研究表明，在还原性气氛下，烟气中H2S的浓度大于0.01%时，会对钢材产生强烈的腐蚀作用，特别是在300℃～500℃范围内，其腐蚀性最强。

2 防止发生高温腐蚀的措施针对燃用煤质中含硫量较高的特点，采取了具有针对性的措施，以防止锅炉发生高温腐蚀、避免在炉膛高温区域出现火焰贴壁和还原性气氛：1）防止水冷壁发生高温腐蚀措施a．合理选取热力参数和炉膛结构参数，炉膛出口温度适当。

选取合理的边排燃烧器到侧水冷壁距离，下排燃烧器到冷灰斗拐点距离，可避免火焰直接冲刷水冷壁，防止炉膛水冷壁结渣和产生高温腐蚀。

选取合适的上排燃烧器至屏底距离，控制屏底烟温在较低水平，避免管屏高温腐蚀。

b．合理选择优化内螺纹管的参数，能增强工质侧的传热，降低水冷壁管表面温度水平，防止高温腐蚀发生。

c．燃烬风采用优化的双气流结构和布置形式，燃烬风风口包含两股气流：中央部位的气流是非旋转的气流，它直接穿透进入炉膛中心，补充燃烬所需空气；边部风口采用旋转气流，在水冷壁面形成氧化性气氛，有效防止煤粉粒子冲刷水冷壁。