電廠大型鍋爐設備防腐工藝

馬超 華電萊州發電有限公司

電氣行業是一個社會服務行業。電力工業安全需求日益增加。發電安全關系到國家和人民的生命和財產、人民的利益、國家經濟的健康發展以及人民和社會的穩定。電力安全無疑是重要的。鍋爐設備腐蝕所造成的危害是電力系統安全狀況的重要組成部分，控制鍋爐設備的腐蝕將不斷引起關注。近年來，國內外研究人員作出了相當大的努力，取得了良好的成果。

一、大氣腐蝕機理

大氣中金屬的腐蝕分為化學電化學腐蝕。在干燥的環境中，金屬及其產品的化學腐蝕較慢；金屬及其產品在水膜條件下的腐蝕是電化學，腐蝕率較高。由于金屬、鋼和合金本身的多樣性以及大氣中水蒸氣的存在，金屬及其產品的表面可能形成酸性、微酸或中性水膜，并形成電解溶液。這樣，微電池的腐蝕是由于水膜中金屬和雜質的電極電位不同造成的。對于碳鋼和合金鋼，鐵是負極電位，電子損耗引起氧化反應。鐵溶解在fe2+離子中，雜質陰極電極電位器的電位器為正，電子對還原反應，產生電化學腐蝕，導致鐵的連續腐蝕。根據水膜pH 值，鋼鐵在大氣中的腐蝕可分為三種主要形式：水蒸氣在鋼表面形成酸性，電子因陽極鐵而失去，氧化發生；亞鐵離子的熔體；H+電子的得到，反應中氫氣還原。因此，氫分析腐蝕稱為氫腐蝕。當水膜為微酸或中性時，陽極鐵會因電子失去而溶解，因此極易腐蝕。水膜中溶解氧的溶液得到電子，并產生還原反應，空氣中的氧氣擴散到水膜中并溶解，這就是所謂的氧氧腐蝕。當鋼及其設備的氧濃度接近地面潮濕部分時，鋼中部和邊緣的氧濃度不同，中間邊緣的電極電位不同，濃差腐蝕的產生，從而使中間部為陽極腐蝕，不被腐蝕或稍微腐蝕邊緣。

二、鍋爐高溫腐蝕控制

高溫腐蝕是指與高溫環境介質發生化學或電化學反應而導致材料變質的現象。導致金屬材料腐蝕率顯著上升的最低溫度通常用作高溫的起點。在熱力設備中，鍋爐煙氣側的腐蝕是最常見的高溫腐蝕。高溫腐蝕位于燃燒器區域的四個冷壁上。大多數腐蝕性地區位于噴燃器區的中部和底部。腐蝕區冷壁的熱面呈深棕色，外層柔軟，內層堅硬，硬層剝離后，冷壁管的界面呈藍色。腐蝕區的冷壁表面大部分是臟的，有嚴重的灰污染。此外，由于煙氣或飛灰的作用，過熱、再熱、省煤器管和空氣預熱器的煙氣側可能會受到不同程度的腐蝕。腐蝕包括高溫氧化、硫化物、熔鹽和露點腐蝕。鍋爐煙氣側、冷壁管、預熱管和再熱管的高溫腐蝕與以下因素有關它具有腐蝕速度、腐蝕區相對濃度和突然腐蝕等特點。目前，預防措施可分為以下幾類：

1.加強調整運行，防止集中熱負荷，引起爐內局部溫度而結焦，降低冷水冷壁表面溫度。結果表明，當管壁溫度在420～480℃之間時，腐蝕速率是10℃的兩倍以上。此外，增加管壁空氣、合理分配空氣和改進原生煤粉輸送調節可改善煙氣的流場和性能防止硫酸粘在爐管壁上，減少爐管壁附近的還原氣氛，稀釋煙氣中SO3 濃度，降低高溫腐蝕程度。

2.添加劑加入燃料中改變結渣的特性。添加（CaCO 3）或e（mgco 3）可熱解為CEO 和MgO，以覆蓋高溫金屬表面，降低燃燒空氣中SO3 的濃度。同時管壁過熱器上的灰渣容易從受熱表面掉下來。

3.使用耐高溫腐蝕材料。對于耐高溫腐蝕的煤，高鉻鋼可作為加熱表面管材的材料，在高鉻鋼表面形成致密鉻氧化膜。在硫酸中溶解速度比氧化鐵慢，耐蝕性更好。奧氏體鋼可以用更好的耐蝕性因熱膨脹系數較高，降低了金屬與灰層之間的粘結強度，便于清除灰。

4.水質控制。水質控制可以防止水冷壁管內結垢，降低熱阻，防止水壁溫度過高，防止高溫腐蝕。

5.保護金屬表面。水冷壁管和過熱器受熱表面，如NiCrA1M g、NiCr Ti、Ni3 Al、NiCrBSi、鎢鉻鈷等，金屬耐高溫腐蝕合金蝕刻性能較高，采用活性燃燒高速氣體噴涂工藝，在爐管表面制備了納米結構鎳合金鍍層。涂層致密均勻，熱穩定性好，腐蝕重量低，耐熱腐蝕性能好，受熱面還可由電鍍和熱滲鍍管保護。

三、給水的加氧和除氧處理

1.在金屬腐蝕和保護方面，氧分子具有雙重特征：在大多數情況下，加速金屬溶解是金屬作為陰極轉移劑腐蝕的主要原因；另一方面，當氧分子的存在有助于在金屬表面形成鈍化膜時，它們就成為防止金屬腐蝕的鈍化劑。在這種情況下，氧分子可以促進金屬表面鈍化膜的形成，在這種情況下，鈍化劑可以抑制金屬的腐蝕，并作為陽極鈍化劑與表面金屬反應，形成致密的氧化物，阻擋陽極過程，保護金屬。發電廠鍋爐通過除氧器向水輸送氧氣，防止鍋爐系統金屬被氧分子腐蝕。然而，近年來，一些發電廠已開始給水的加氧處理，以便通過鈍化減少鍋爐系統的腐蝕。

2.給水氧處理鍋爐的金屬氧腐蝕是電化學腐蝕，也稱為氧去極化腐蝕。鍋爐材料主要是鋼，腐蝕過程中陽極通過鐵的溶解反應，陽極通過氧的還原反應。影響氧腐蝕的因素包括溶解氧含量、pH 值、溫度、離子類型、水中濃度、流速等。當氧氣被用作脫鹽劑時，水中氧氣含量越高，金屬腐蝕率越高，就必須采用適當的方法去除水中溶解氧。根據水中氧的溶解特性，鍋爐供氧主要有兩種方式：熱氧，這是水除氧的主要方法。也就是說，除氧器中的水加熱，水溫上升，水中氧溶解度降低，氧從水中漏出。當水變暖和沸騰時，它不再有溶解氣體的能力，給它的氧氣大部分被去除。化學脫氧是一種輔助性的除氧措施，即在供氧水中添加還原劑，以消除熱脫水后溶解的氧氣。

隨著電力工業的發展，高參數和大容量機組的出現，對控制設備的腐蝕提出了更高的要求。如上所述，由于許多科學家和技術人員的努力，有各種有效的控制方法。