锅炉及工业窑炉腐蚀概述

目前对于锅炉及工业窑炉的腐蚀研究多数还处在实验室阶段，难以很好地模拟工艺生产过程及条件因素的精准调控。特别是腐蚀影响因素通常为动态的，在处置焚烧生活垃圾、市政污泥等成分复杂的固废时，运行过程中会出现如温度、烟气成分、烟气流速等波动，影响对金属的腐蚀失效，但目前相关研究仍有待深入。当前的研究中，Cl腐蚀及S对Cl腐蚀的抑制作用已成为研究热点，而S和碱金属盐类的腐蚀在垃圾焚烧领域的研究还较少。

1.腐蚀现象及危害

锅炉与工业窑炉长期运行，可能在设备内会出现腐蚀的现象。水泥窑中这一现象通常出现在耐火砖、筒体、窑尾烟囱、窑尾除尘器、高温风机等，导致耐火砖及筒体开裂，窑尾烟囱钢板材质出现铁锈鼓包、脱落，钢板变薄，可能导致坍塌。窑尾除尘器内部腐蚀严重，轻者造成除尘器破损漏风进而增加引风机能耗，重者使窑尾除尘器无法正常工作，致使粉尘排放严重超标。煤锅炉这一现象主要发生在水冷管壁、过热器管、再热器管和省煤器管(又称锅炉“四管”)，这四个部位直接关系到燃煤电厂能否安全运行。炉膛水冷壁上主要发生硫腐蚀;高温受热面(如过热器和再热器)主要发生熔盐腐蚀;小型锅炉的过热器和地下锅炉燃烧器区域的水冷壁主要发生氯腐蚀。其中水冷管壁存在严重腐蚀现象，管壁减薄，强度降低，一旦穿破发生爆管，导致泄露，造成安全事故。这些现象的发生，影响设备的的正常运行及使用寿命，不具有经济、环保效益。因此，锅炉、工业窑炉协同处置城市固废能否长期稳定运行，不仅与原料的相容性、污染物排放等因素相关，还受到运行过程中腐蚀问题的重要影响。

2.腐蚀机理

锅炉及工业窑炉运行过程中常见的高温腐蚀分为氯腐蚀、熔融氯盐腐蚀、硫腐蚀、碱金属盐类腐蚀以及重金属腐蚀。

氯的气相腐蚀是指固废焚烧过程中释放的HCl、Cl2与金属及其金属氧化膜反应;熔融氯盐腐蚀是指沉积物中的氯化物及盐类与金属或金属氧化物发生反应;硫化腐蚀在固废焚烧气氛中极为复杂，其腐蚀介质按照腐蚀性由大到小顺序依次为：S，H2S，SO2;碱金属盐类腐蚀是指碱金属元素为阳离子的Cl、S盐类化合物腐蚀，包括碱金属氯盐腐蚀、碱金属硫酸盐腐蚀和焦硫酸盐腐蚀;重金属腐蚀通常因固废中含有Pb、Zn等元素存在氯化腐蚀和硫酸盐腐蚀。

3.导致腐蚀的主要因素

根据不同的腐蚀反应机理，可以总结出锅炉、工业窑炉运行过程中产生腐蚀现象的主要因素。在水泥窑中，S、Cl、Na、K等元素形成的低熔融化合物与耐火材料发生腐蚀并破坏其强度。MgO、SiO2等物质导致窑内液相量难以控制，煅烧温度升高，造成耐火内衬过度受热损坏。固废特性不均、热值波动导致窑皮不稳定、局部过热，造成耐火砖热震损坏。此外，水大量进入窑内，造成窑内温度低，影响窑内通风，导致有害元素富集，对耐火砖和金属筒体造成腐蚀。在燃煤锅炉中，影响高温腐蚀的主要因素是煤中的S含量、壁温、S/Cl与碱金属耦合作用。S、碱金属及其氧化物含量越高，腐蚀越严重。锅炉烟气中的高浓度CO、H2S气体和低浓度的O2顺势交变致使水冷壁产生严重的高温腐蚀，腐蚀从锅炉基体表面开始，由外向内腐蚀，腐蚀产物厚度均匀，厚度减薄、强度降低，容易爆管和泄露。此外，运行不当会引起燃烧不稳定，产生还原性气氛或造成烟气冲墙，发生高温腐蚀。

此外，在运行过程中运行条件、设备材料等也会对腐蚀发生造成影响。运行温度升高会加剧腐蚀。

4.防腐措施

为了减少腐蚀介质对窑内金属壁面的损坏，确保窑炉使用寿命，研究人员提出了诸多方法来抑制腐蚀的发生，包括混合焚烧、使用添加剂/吸附剂、优化工艺条件(如最小化气体温度波动、焚烧状态、气流速度等)等;其次是使用耐腐蚀合金和涂层，通过减轻腐蚀的有害影响来延长窑炉使用寿命。

水泥窑控制S、Cl、碱金属的方法包括旁路系统、配料改善和其它措施。燃煤锅炉可以采用优化燃料掺烧比、改造燃烧系统技术(如贴壁风技术)、燃烧优化调整、炉膛内喷入脱硫剂等技术手段，在一定程度上减缓腐蚀，但效果有限。

选用耐腐蚀合金应根据窑炉中不同部位的腐蚀环境合理选材。低于350℃，采用碳钢;高于400℃，采用含Ni、Cr、Mo的高合金钢或镍基合金。研究表明，镍基材料组成的合金是最耐腐蚀的材料。金属喷镀法相对简单，现场施工方便有效，可以延长金属壁面的使用寿命，但是需要考虑喷镀层和基体的结合强度及持久性能。同时，合理的设计和配置耐火材料内衬及利用陶瓷涂层也能有效减少金属的损耗。

标签：锅炉,工业窑炉,腐蚀

来源: http://www.zzzgrq.com/MediaReports/1952.html