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工业锅炉高温腐蚀与防护

  • 发布时间:2021-05-09 12:07:15,加入时间:2020年09月23日(距今1525天)
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水冷壁发生高温腐蚀是有规律的:通常多在燃烧高温区,即局部热负荷较高,管壁温度也较高的区域,如燃烧器区附近,其余区域的高温腐蚀明显减弱或根本不会发生高温腐蚀;发生高温腐蚀的管子向火侧正面的腐蚀速度快,管壁减薄量大,背火侧不发生高温腐蚀。

火焰冲墙和还原性气氛的存在是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因:

其中火焰冲墙可以简单的理解为高温火焰对水冷壁的物理摩擦,对基材表面的物理损坏。具体造成腐蚀的机理可以分为三种:一是高温火焰的辐射热加剧硫酸盐的分解,加快腐蚀速度;二是高温火焰中含有未完全燃烧的煤粉,在水冷壁附近缺氧燃烧,产生还原性气体;三是未完全燃烧的煤粉颗粒随烟气流动对水冷壁管壁的物理冲刷,加快了基材原有氧化保护膜的破坏,本质也就消耗了加快了基材的损耗,管壁逐渐变薄。腐蚀的速率也就大大提高,基材的腐蚀属于物理性的摩擦导致。

还原性气体的产生主要是发生在水冷壁附近,由于煤粉的不完全燃烧产生,还原性的气体主要包括(CO,H2)和腐蚀性气体H2S。还原性的气体在高温下,会是基材表面的氧化膜产生破坏,腐蚀性的气体和游离态的硫也会与金属冷水壁管发生反应,引起高温腐蚀。有关研究表明在锅炉内部的含氧量大于2%时,基本上不会发生高温腐蚀。

低品质煤的使用是造成水冷壁高温腐蚀的前提

燃煤中硫,碱金属及其氧化物含量越大,腐蚀介质的浓度越大,产生高温腐蚀的可能性就越大。特别高硫煤燃烧会产生大量的H2S,SO2,SO3游离硫等等都会是水冷壁管的腐蚀加速。

燃煤时如果使用的是不易引燃的无烟煤和着火点温度较高的贫煤时,锅炉运行过程中,更容易造成不完全燃烧。在水冷壁面更容易形成还原性气氛,加快了壁管的腐蚀。

锅炉燃煤的颗粒大小一是燃烧不充分;二是颗粒越大,煤粉相比较的硬度也就越大,对水冷壁管的物理磨损的越程度和速度也就越快,水冷壁管原有的氧化保护膜的损坏也就越快。也直接加速了腐蚀。

过高的水冷壁管也促进了水冷壁管高温腐蚀的发生

大部分腐蚀性的介质对基材的腐蚀速度都与温度的升高成正比。工业锅炉的局部结垢会造成局部温度的升高也就加快了局部的高温腐蚀速度,这点也是工业锅炉运行过程中发生爆管的重要隐患。

锅炉整体系统的运行因素:

主要包括锅炉内部压力的波动,燃煤燃烧的程度等等。压力的波动会造成烟气的波动导致烟气冲墙,带动的煤粉颗粒产生的物理摩擦也就加剧;燃煤燃烧程度的不同间接的也是导致了锅炉内部压力的不稳定。

对于工业锅炉的防腐蚀措施主要有以下几种:一是提高燃料本身,包括煤中硫含量的控制和煤粉颗粒度的合理分布;二是尽量降低水冷壁管的温度;三是利用高合金钢从根本上提高水冷壁管的耐腐蚀性;四是工艺参数上的适当调整;五是涂刷合适的高温防腐蚀涂料减缓水冷壁管的腐蚀,延长水冷壁管的使用寿命。

结合现场实际运行情况,以上第一点和第三点在实际应用中成本提升较多,仅针对管材而言,渗铝管比碳钢管的成本几乎提高一倍左右。第二点和第四点受工艺生产的条件限制,优化的程度有限。第五点涂刷耐高温防腐蚀涂料,越来越受到重视,客户也容易接受。

根据实际运行工况,可以选择ZS-1061耐高温红外辐射涂料,ZS-1041烟气防腐涂料、Zs-1021高温封闭防氧化涂料等进行防护,也可以咨询志盛威华唐工获取详细的防腐方案。

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