大型生物质 直燃锅炉高温受热面腐蚀问题分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第44卷第2期锅炉技术V01．44，No．22013年3月BOILERTECHNOLOGYMar．。2013大型生物质直燃锅炉高温受热面腐蚀问题分析宋景慧，胡平(广东电网公司电力科学研究院，广东广州510600)摘要：随着人们对全球变暖问题的关注，生物质能源利用引起了广泛的重视。我国南方地区用于发电的生物质主要来源于甘蔗渣、桉树叶、桉树枝等农林废弃物。此类生物质燃料都含有大量的碱金属，尤其是钾，存在形态及其热化学利用过程中的迁移、转化直接影响到受热面的积灰，床料

2、的结渣及烟道管壁的腐蚀等多种问题。某大型生物质直燃锅炉在运行3个月后发现屏式过热器定位管发生严重腐蚀问题，腐蚀外观表现外壁氧化膜破裂剥落，腐蚀沿着晶界向内延伸。通过对管材的金相分析及对管外垢样进行能谱分析发现，腐蚀产物中较多的Cl一离子、S2一离子和碱金属是造成过热器管壁严重腐蚀的重要原因。其中，沿海生物质高氯含量导致燃烧气相中产生氯气及含氯化物，与管壁接触发生复杂物理化学变化，加速金属合金的氧化是高温腐蚀的主要因素。关键词：生物质发电；高温腐蚀；碱金属；氯腐蚀中图分类号：TKl6文献标识码：B文

3、章编号：1672—4763(2013)02—0056—050前言1管外垢样分析在发展中国家，生物质是非常重要的能源，1．1管材宏观分析约能提供35％的能量需求。当前，生物质直燃供屏式过热器定位管的现场照片如图1所示，热和发电是生物质能利用的重要方式[1-2]，但过受热面表面依附了一层沉积物，并有分层剥离的热器腐蚀问题是影响生物质电厂经济性及威胁现象，从剥离出来的沉积物外观看沉积物内壁有电厂安全运行的主要原因之一[3-4]，尤其是燃用金属材质。草本类生物质口-6]。南方某220t／h生物质直燃循环流

4、化床锅炉，设计燃料为多种生物质燃料(包括木材家具加工生产的废料；树木砍伐加工生产的树皮、枝叶；甘蔗收割和制糖过程中遗弃的蔗叶、蔗渣及其他可能的当地农业生产废弃物等)。锅炉为高温高压参数、自然循环、单炉膛、平衡通风、露天布置、钢架双排柱悬吊结构、固态排渣循环流化床锅炉。运行以来炉内受热面管子大面积腐蚀，特别是屏式过热器管(材料为SUS316和12CrlMoV)，腐蚀速率大大高于正常图1屏过管腐蚀情况设计值，达千小时毫米数量级，2个月的腐蚀减薄达2mm之多，是正常腐蚀量的10倍。对割取的屏式过热器定位

5、管段进行宏观检本文割取一段屏式过热器定位管(材料查发现，管子表面锈蚀严重，将锈蚀物去除后可SUS316、西38mm×5mm)，并收集部分管子外表见均匀分布的腐蚀坑，另外管壁减薄较大，最薄面脱落的腐蚀产物，对其进行了成分分析、金相分处仅为1-8mm，厚度最大处也只有4mm，如图析、电镜能谱检测以分析管子严重腐蚀的原因。2，图3所示。收稿日期：2012—10—20作者简介：宋景慧(1973一)，男，教授级高级工程师，工学硕士，主要从事电站锅炉及辅机调试、电站性能试验工作。学兔兔www.xuetutu.

6、com第2剪采景慧’，；：久j⋯L物『_『j_直燃锅炉高温受热面腐蚀问题分析57氯化钾。铁元素含量为4．29％，说明铁元素被通过某种方式从管子往管外垢层输送。表1管外腐蚀垢样元素分析wt％项目数值K28．24Mg2．67Na2．89Fe4．29Ca9．7Cl20．49垢样的形成是由烟气中夹带的碱金属氯化物，熔化或半熔化的灰粒(碱金属硅酸盐)接触到受热面凝结下来，并在受热面上不断生长、积聚而成。这些垢层在管外沉积不断增厚会严重影响换热效果，同时沉积物(碱金属氯化物)会对管子造成严重的腐蚀。戮鬟《鬟蘩

7、糕一鹪2管材成分分析图3管子横截面减薄情况2．1管材成分分析用岛津PDA一7000火花光电直读光谱仪对1．2管外垢样分析取样管段进行化学成分分析，结果见表2。和标准细致观察从屏式过热器定位管取下来的沉规定的SUS316成分相比，取样管段中Cr、Ni元素积物(如图4)，可发现沉积物外层疏松，有金属材成分略低于含量范围的下限。虽然显示Cr、Ni元质的内壁硬脆。为了确定腐蚀垢样的组成成分，素成分略低于标准规定的含量范围的下限，但幅对管外腐蚀垢样进行了元素成分分析。度不大，对于材料本身的抗腐蚀性能影响较小

8、。表2化学成分分析结果图4管外腐蚀垢样对管外腐蚀垢样用原子吸收分光光度计进2．2管材金相分析行了K、Mg、Na、Fe、Ca的定量检测。同时用溶对管子横截面及纵截面分别取样进行金相液直接浸取法[7-8]对样品进行处理，用硝酸银容试验，见图(5～6)，横截面及纵截面的金相组织量法凹3对处理后的样品进行了Cl元素含量的检基本一致。图5为管子基体组织，为单一奥氏测。测试结果见表1。体，晶粒度7级，组织未见明显异常。图6(a)、测试结果表明管外腐蚀垢样中含有大量的(b)分别为管子内壁和外壁的