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电厂锅炉四管腐蚀与磨损形成机理

  
评论: 更新日期:2011年04月12日


  
  B.生成硫化亚铁(FeS)在还原性气氛中,由于缺氧,原子状态的硫能单独存在。当水冷壁管的壁温为620K时,便发生硫化反应,即原子状态的硫与铁发生反应,生成硫化亚铁(FeS)。此外,在管外壁温度超过537K时,H2S还可以透过疏松的Fe2O3,而直接与较致密的磁性氧化铁层Fe3O4(即Fe2O3--FeO)中复合的FeO作用生成硫化亚铁(FeS)。C.形成磁性氧化铁(Fe3O4)上述反应生成的硫化亚铁(FeS),在高温下缓慢氧化而生成黑色的磁性氧化铁(Fe3O4)的二氧化硫(SO2)。如此循环反复,水冷壁管便被腐蚀破坏了。另外,生成的SO2在渣层内由于灰渣的催化作用有可能转化成SO3,从而促进硫酸盐的腐蚀。
  
  (三)氯化物型高温腐蚀机理
  近年来很多研究结果表明,燃用高氯化物燃料时,炉内氯化氢腐蚀是确实存在的。因此,应该给予重视。煤中的氯在加热过程中以NaCl形式释放出来,而NaCl易与烟气中的H2O、SO2和SO3反应,生成硫酸钠和HCl气体。此外,NaCl可以在水冷壁上发生凝结,凝结的NaCl在继续硫酸盐化的同时也生成HCl。因此,沉积层中的HCl浓度比烟气中的大得多。这样会使Fe2O3氧化膜发生破坏,并且在CO或H2的气氛下更甚。由于Fe2O3氧化膜转化成多孔、松脆易脱落的FeO形式,且反应生成的FeCl2易挥发,所以HCl连同SO3和O2很容易扩散到管子金属表面,加快水冷壁腐蚀的速度。
  
  三、影响水冷壁高温腐蚀的因素

  综合各种类型高温腐蚀发生的条件,可以概括为:煤质特性、管壁温度和燃烧工况组织等三个方面。下面分别给予介绍:
  
  1)煤质特性燃用无烟煤和贫煤的锅炉,煤的着火温度相对较高,燃烧困难,容易产生不完全燃烧和火焰拖长,因而形成还原性气氛,致使腐蚀性增强。含硫量高的煤引起腐蚀的可能性较大。硫的含量越高,腐蚀性介质的浓度就越高,游离和硫化物含量也越大,因而同金属管壁发生急剧反应的可能性也越大,从而破坏水冷壁管表面保护层,也就是说硫的含量越高,腐蚀性越强。煤中氯和碱金属成分含量过高,都很容易引起锅炉水冷壁管的高温腐蚀。灰分虽然不能直接对水冷壁管产生腐蚀,但是含灰量越高,对管壁的磨损就越大,因磨损而失去保护层的管壁遭受高温腐蚀的可能性大大增加了。因此,磨损与高温腐蚀有着密切的关系,使得煤中的灰分也对水冷壁高温腐蚀产生间接的影响。
  
  2)管壁的温度燃烧器区域附近的水冷壁的热流密度很大(约200~500KW/m2),温度梯度也很大,管壁温度常在623~673K,这对管壁的高温腐蚀有很大的影响。管壁温度越高,腐蚀速度越快。
  
  3)高温火焰冲刷水冷壁烟气中带有微量附上性气体如:SO2、SO3、H2S、HCl,它们会对管壁产生腐蚀作用,若高温火焰冲刷水冷壁,则腐蚀产物又极易被高温火焰中的灰粒和未燃尽的煤粉冲刷掉,露出新的表面,从而再腐蚀,使腐蚀与磨损交替进行,这样大大加快了腐蚀的速度。此外,联邦德国研究表明:火焰冲刷和磨损,从而加速高温腐蚀的发展。磨损最严重的部位仅仅集中在火焰有效冲刷水冷壁的区域内,这也充分证明了磨损作用的影响。
  
  4)煤粉的粗细程度煤粉的粗细程度对腐蚀也有较大的影响。煤粉越粗,就越不易燃尽,导致火焰拖长,进一步燃烧时,发生缺氧而形成还原性气氛,产生腐蚀。同时粗大的煤粒动量较大,容易冲刷水冷壁而产生磨损,破坏水冷壁的氧化保护膜,加剧腐蚀。
  
  5)形成还原性气氛根据研究,发生腐蚀的管壁附近,没有例外地都有还原性气氛。而上述高温火焰冲刷水冷壁和燃用较粗的煤粉,都易形成还原性气氛。还原性气氛回导致灰粉熔点的下降和灰沉积过程的加快,以及H2S含量的猛烈增加,从而引起受热面的结渣,加剧腐蚀;同时,还原性气氛还会加速硫化物腐蚀。
  
  6)风粉的组织与配合给灰粉量的不稳定、过量空气不足、各燃烧器风粉分配不均等,比较容易造成局部热负荷过高和高温火焰冲刷水冷壁管,并可能形成还原性气氛,从而进一步加剧锅炉水冷壁管的高温腐蚀。

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