亚临界锅炉防腐蚀技术的分析.doc

亚临界锅炉防腐蚀技术的分析摘 要锅炉腐蚀是燃煤电站锅炉普遍存在的问题，也是影响电力安全生产的主要原因之一。锅炉发生腐蚀后，不仅使金属的有效厚度减薄，而且会使金属内部的金相组织遭到破坏，机械性能变差，造成锅炉的承压能力降低，使用寿命缩短，以至提前报废。有的腐蚀会在人们毫无察觉的情况下对设备造成损坏，严重时还会发生爆管事故，有的甚至会引发锅炉爆炸等灾难性事故。因此，防止腐蚀也是保证锅炉安全运行的重要措施。本文通过具体分析腐蚀原因，针对锅炉腐蚀的具体原因，提出了处理及预防措施：加强燃煤管理、合理控制炉内温度水平、加强燃烧设备管理、加强承压部件外部保温、防腐措施合理配风。关键词：亚临界；锅炉；腐蚀原因；腐蚀预防目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1锅炉腐蚀的基本现象2第二章 机组腐蚀的原因42.1 腐蚀的分类42.11 锅炉腐蚀的种类42.2 腐蚀的危害62.2.1 锅炉用水水质造成的危害62.3 低温腐蚀72.4 高温腐蚀72.4.1 高温腐蚀的主要影响因素72.5 水冷壁高温腐蚀92.5.1 水冷壁的腐蚀现状92.5.2 水冷壁热腐蚀的特征102.5.3 腐蚀机理102.6 空气预热器低温腐蚀102.6.1 概论102.6.2 腐蚀机理11第三章 机组腐蚀的预防123.1 防腐蚀材料123.1.1 基本配方123.1.2 应用133.2 低温腐蚀的预防143.2.1 采用脱硫方法减少尾部受热面的腐蚀143.2.2 减少尾部受热面腐蚀的方法153.3 高温腐蚀的预防163.3.1 预防高温腐蚀的方法163.4. 水冷壁高温腐蚀的预防183.4.1 防止水冷壁高温腐蚀主要措施183.5 空气预热器低温腐蚀的预防193.5.1 预防及处理空气预热器低温腐蚀19小结21参考文献22致谢2420第一章 绪论随着我国电力工业的飞速发展,高参数、大容量火力发电机组已成为电网的砥柱,与300 MW汽轮发电机组配套的锅炉,其蒸发量达到1 0001 025 t/h,参数接近临界参数。随着锅炉参数的提高,近几年来相继发现锅炉承压部件内外腐蚀严重,尤以水冷壁外壁高温腐蚀最为典型,由于承压部件腐蚀而导致的管壁厚度减薄,强度降低发生的承压部件泄漏和爆破时有发生,严重威胁着锅炉机组的安全运行,根据调查统计,其中一些1 000 t/h以上锅炉运行时间不到4万小时,其腐蚀造成水冷壁管壁厚度由10 mm减少到2 mm左右,腐蚀速度达到2 mm/104h。某电厂2号锅炉从安装投产到第1次大修运行时间约8 000 h,汽包内部汽水分离装置的二次分离百叶窗腐蚀到了极限程度,被迫在第1次大修中全部更换,水冷壁下联箱等处外部腐蚀,经电力公司锅鉴委现场检查测定,其腐蚀深度达到1 mm,如此严重的腐蚀,在高参数大容量锅炉机组发展之前是绝无仅有的。但由于腐蚀带来的危害是慢性显现的,很难引起人们的关注。 目前，我国已有能力自行设计并制造与600MW汽轮发电机组配套的2000吨/时级的超临界两次中间再热的电站锅炉，现在，我国已有大量亚临界大型锅炉机组的制造和运行经验，但与世界先进机组还有一定差距。1.1 锅炉腐蚀的基本现象 目前国产1 021 t/h及以上锅炉由4大动力厂,即哈锅、上锅、东锅、武锅引进或嫁接CE技术生产的亚临界压力、一次中间再热汽包锅炉,循环方式有强制循环和自然循环2种,大部分采用四角喷燃切圆燃烧方式。其腐蚀包括内部腐蚀和外部腐蚀,尤以外部高温腐蚀最为突出,内部腐蚀汽段大于水段。外部高温腐蚀主要发生在水冷壁炉膛内燃烧器区域的喷燃器迎火面,靠近燃烧器范围内,为斑状。某电厂外部氧化腐蚀和内部腐蚀情况据称:“汽包人孔门外周已有明显的暗红色腐蚀产物,水冷壁及下联箱外壁腐蚀较严重,有1层氧化皮,厚度约1 mm;汽包内壁有腐蚀,汽水分离装置腐蚀较严重,汽室较水室明显,顶部及旋风子顶帽的百叶窗有的已成组腐蚀烂掉,腐蚀产物呈黑色,过热器、省煤器、水冷壁割管内壁有一层黑色附着物,低再割管内壁有一层红锈”。 金属与其周围的介质直接进行化学反应并生成一种新的物质，从而使受压元件受到破坏的现象。金属表面上发生的疏密不等、深浅不一的圆形坑状腐蚀。腐蚀面较为平整的称为均匀腐蚀；腐蚀表面明显凹凸不平的称为不均匀腐蚀。发生碱性腐蚀常具有局部性腐蚀的特征，呈现小沟槽或不规则的溃疡型。在锅炉内形成铁垢及产生垢下腐蚀。锅筒都可能被腐蚀而变薄、凹陷甚至穿孔，严重的出现裂纹。发生冷热腐蚀时管子中间腐蚀较两侧轻，腐蚀壁面呈塔状。酸腐蚀是呈现虫蛀状。金属表面出现小鼓包，金属均匀变薄。 如图： 图1-1 腐蚀的不同形态 图1-2 高温腐蚀 图1-3 低温腐蚀第二章 机组腐蚀的原因2.1 腐蚀的分类2.11 锅炉腐蚀的种类锅炉受压部件的金属表面，在周围介质(空气、烟气、灰渣、锅水、蒸汽)的作用下，发生化学或电化学反应而使金属破坏的现象称为腐蚀。根据腐蚀机理、腐蚀位置和破坏形式的不同，有以下三种分类方法：1）按照腐蚀过程的机理分类1、化学腐蚀 指金属与其周围的介质直接进行化学反应并生成一种新的物质，从而使受压元件受到破坏的现象。在化学腐蚀过程中，不产生电流。锅炉设备发生化学腐蚀最典型的是炉膛内的金属在高温烟火作用下而引起的腐蚀；过热蒸汽管道内的金属与过热蒸汽的直接作用而引起的腐蚀等。一般情况下，锅炉火侧的腐蚀以化学腐蚀为主。 2、电化学腐蚀 指金属与其周围介质发生的电化学反应过程中有局部电流产生的腐蚀。由于锅炉水是含有多种化学物质的电解质溶液，因此锅炉汽水系统中的腐蚀，即锅炉的水侧的腐蚀主要是电化学腐蚀。2）按腐蚀的形式分类1、全面性腐蚀 指锅炉金属与腐蚀性介质接触的整个表面上发生的腐蚀。腐蚀面较为平整的称为均匀腐蚀；腐蚀表面明显凹凸不平的称为不均匀腐蚀。全面性腐蚀使金属受压元件的厚度减薄。当元件被腐蚀至残余厚度不能承受工作压力时，元件即发生破裂损坏。2、局部性腐蚀指在金属表面局部区域产生的腐蚀。按照腐蚀的形状不同，有以下几种类（1）溃疡状腐蚀 指在金属某些部位表面上损坏较深、创伤面较大的腐蚀。 （2）斑点状腐蚀 简称点状腐蚀，指在金属表面上发生的疏密不等、深浅不一的圆形坑状腐蚀，有的坑可穿透成孔。 以上两种腐蚀形式虽然在金属重量上的损失不大，但这两种腐蚀可很快地使锅炉损坏。如钢管省煤器因给水不除氧，运行4个月就会因氧腐蚀而穿孔破坏。 （3）穿晶腐蚀 指腐蚀贯穿了晶粒本体，使金属产生极其细微、难以觉察的裂缝，从而降低了金属的机械强度。 （4）晶间腐蚀 又称苛性脆化，腐蚀沿着晶格的边界进行，形成极为细小的犬牙交错的裂纹。 穿晶腐蚀和晶间腐蚀是两种危害最大的腐蚀，它不仅可使金属强度降低甚至造成破裂，而且不借助专门仪器很难检查发现。3）按照腐蚀的位置和腐蚀原因分类1、锅炉外部腐蚀 （1）低温腐蚀 主要发生在尾部受热面，即省煤器或空气预热器上，而且腐蚀的原因是排烟温度低于烟气的露点温度。烟气的露点温度，是指烟气中含有二氧化硫的蒸汽开始凝结时的温度。 （2）渗漏腐蚀 主要发生在孔的周围，若人孔、手孔、阀门和法兰处有渗漏，漏液中的腐蚀性介质会使锅炉金属的外部产生局部腐蚀。（3）潮湿腐蚀 多发生在锅炉的停用期间。如停炉时用水灭火又不及时清出潮湿的灰渣，灰渣埋盖的炉管下部或联箱就会产生腐蚀。2、锅炉内部腐蚀（1）蒸汽腐蚀 发生在锅炉元件温度高于500的条件下。蒸汽与高于400的锅炉元件接触时，将产生如下反应：4H2O+3Fe=Fe3O4+4H2所形成的四氧化三铁膜在一定条件下有保护作用，但超过500时不再起保护作用了。工业锅炉中产生蒸汽腐蚀的元件有壁温较高的过热器受热面管子，以及由于水循环不良，蒸汽容易停滞和汽、水分层的蒸发受热面管子。 （2）氧腐蚀和二氧化碳腐蚀 当锅水中有溶解氧和游离的二氧化碳气体时能造成锅炉元件的腐蚀，氧腐蚀一般表现为点状或溃疡状腐蚀。金属表面多有腐蚀产物，鼓凸圆锥状铁锈的内层是黑色的四氧化三铁。热水锅炉和蒸汽锅炉的给水管道以及省煤器最易遭受氧腐蚀。二氧化碳腐蚀一般表现为或大或小的溃疡状态，金属表面没有腐蚀产物。二氧化碳腐蚀主要发生在凝结水系统和除氧器后的管道上。 （3）碱腐蚀 当锅水的苛性钠含量不高时，能使金属表面生成薄而坚固的保护膜，对金属起保护作用，但在受热强烈的高温受热面上，一定浓度的苛性钠又会溶解金属表面的氧化膜，从而加快电化学腐蚀，碱性越大，这种腐蚀越厉害。碱性腐蚀常具有局部性腐蚀的特征，呈现小沟槽或不规则的溃疡型。这种腐蚀主要发生在沉淀物下的金属或汽、水分层的蒸发管中，因为该部位可能会使与这部分金属接触的锅水浓缩而形成高浓度的苛性钠。 （4）垢下腐蚀 指氧化铁垢的垢层下所产生的腐蚀。这种腐蚀的特征一般有两种：一种是局部性腐蚀，呈贝壳状，有隆起的质地坚硬的腐蚀疙瘩，多发生在向火侧的管子内；一种是较大面积的腐蚀，腐蚀处呈现凹凸不平的麻坑，有时有一层白色的盐质或粉状氧化铁。 （5）酸性腐蚀 在给水系统、锅炉内部和回水系统中均可产生。例如，采用氢一钠离子交换系统处理水时，水经氢离子树脂交换后，得到软化，但呈酸性；交换剂再生时，也要用 5浓度的盐酸或2浓度的硫酸作为再生剂。以上的交换和再生操作如有不慎，就有可能使酸性水进入锅炉，从而造成酸腐蚀。再如，酸洗除垢时，若酸液浓度或缓蚀剂加入量有误，也会造成酸腐蚀。酸性腐蚀的特征大多是均匀腐蚀，又容易在锅炉内形成铁垢及产生垢下腐蚀。 （6）应力腐蚀 指锅炉受压元件在腐蚀介质和应力的作用下，经过一定时间后所引起的脆性破裂损坏现象。在锅炉受压元件上多表现为苛性脆化或腐蚀疲劳。这种损坏既是腐蚀的特殊形式，又是裂纹的一种。2.2 腐蚀的危害锅炉发生腐蚀后，不仅使金属的有效厚度减薄，而且会使金属内部的金相组织遭到破坏，机械性能变差，造成锅炉的承压能力降低，使用寿命缩短，以至提前报废。有的腐蚀会在人们毫无察觉的情况下对设备造成损坏，严重时还会发生爆管事故，有的甚至会引发锅炉爆炸等灾难性事故。因此，防止腐蚀也是保证锅炉安全运行的重要措施。2.2.1锅炉用水水质造成的危害1）造成锅炉金属结构件破损 如省煤、水冷壁、对流管束和锅筒都可能被腐蚀而变薄、凹陷甚至穿孔。2）增加炉水中的结垢成分 锅炉的腐蚀产物主要是铁的化合物,这些化合物被炉水带到受热面上后,容易与其他杂质结成水垢，水垢的传热效果很差。3）产生垢下腐蚀 含有高价铁的水垢,容易引起与水垢接触的金属被铁腐蚀,而含铁的腐蚀产物又重新结成水垢。这是一种恶性循环,它会严重损坏锅炉的金属构件。2.3 低温腐蚀锅炉低温腐蚀主要是指锅炉的省煤器及空气预热器等尾部部件受硫酸侵蚀而腐烂的现象。为了提高锅炉热效率,常在尾部布置一定的受热面,吸收排烟热量,使排烟温度降低。但尾部温度的降低有一定限度,温度过低会使尾部受热面金属壁受到腐蚀,发生泄漏、损坏,甚至使锅炉无法运行。2.4 高温腐蚀锅炉受热面的高温腐蚀是指烟气中所含碱金属的复合硫酸盐以液态形式在高温受热面上沉积所造成的腐蚀现象。锅炉高温腐蚀现象是由燃料中的硫和燃料灰份中的碱金属(钠、钾)以及钒所引起的,主要发生在燃用高硫煤或高钒油的锅炉水冷壁管和过热器管束上。个别火电厂实际燃煤的收到基硫份曾高达6%,折算硫份达到1%,导致锅炉高温腐蚀现象十分严重,经常因受热面爆管而被迫停炉,对电厂的安全满发造成很大影响。特别是近年来电力负荷需求增加,火电厂发电任务繁重,锅炉的运行小时数增大,部分火电厂的锅炉均遭受到较严重的高温腐蚀。2.4.1 高温腐蚀的主要影响因素1） 煤质煤中含硫是造成锅炉受热面腐蚀的根本原因。煤的硫含量越高,腐蚀现象越严重。煤中的硫在燃烧过程中生成SO2,其中少量SO2转化成SO3,其转化率与下列因素有关:1、火焰温度:火焰温度越高,在高温下分解的自由原子氧越多,生成的SO3越多;2、炉内过量空气系数:当L增大时,SO3的转化率和绝对值都将增加;3、积灰的成份及数量:当高温烟气流过积灰的受热面时,在灰中V2O5和V2O5的催化作用下,烟气中部份SO2被转化为SO3转化率随V2O5和V2O5的数量、火焰温度及烟气中的氧量增加而增大。2） 灰中碱金属含量灰中碱金属氧化物K2O、Na2O在高温火焰作用下会产生升华现象,其升华成份与烟气中的SO3结合在一起,凝聚在受热面上,形成易熔的硫酸盐K2SO4、Na2SO4等,构成易粘附灰垢的温床。当金属壁温高于600时,呈熔融状态的K2SO4和Na2SO4会侵蚀管壁生成钾、钠和铁的复合硫酸盐(K2Na2FeSO4),这是造成高温腐蚀的主要原因。3） 管壁附近烟气成份引起水冷壁管腐蚀的另一个主要原因是烟气中存在腐蚀性气体。由于燃烧器附近的火焰温度可达1 4001 600左右,使煤中的矿物成份被挥发出来,这一区域烟气中NaOH、SO2、HCl、H2S等腐蚀性气体成份较多;同时水冷壁附近的烟气还处于还原性气氛,导致灰熔点温度的下降和灰沉积过程加快,从而引起受热面的腐蚀。4） 火焰冲刷及磨损金属表存在保护膜,而保护膜的损坏则可能是由于磨损、腐蚀剂熔解、以及温度和烟气介质成份显著变化等,其中未燃尽煤粉的磨损作用很大。当未燃尽的火焰流冲刷水冷壁管时,由于煤粉具有尖锐棱角,所以有很大的磨损作用,这种磨损将加速水冷壁保温层的损坏。同时,当火焰流冲刷水冷壁管时,不但使水冷壁附近的炉膛介质温度升高,而且也使管壁外表面与炉膛介质中的腐蚀成份接触频繁,锅炉水冷壁管的严重腐蚀区通常发生在炉膛内火焰中心的水平上,即热强度较高的管屏区段里,其原因就在于此。2.5 水冷壁高温腐蚀火电厂锅炉的“三器一壁”(过热器、再热器、省煤器及水冷壁)在运行中因为冲刷介质的磨损及气体和盐类的腐蚀减薄而导致的爆管一直是火电厂被迫停机的主要因素之一，其中尤以水冷壁的热腐蚀而产生的爆管最为严重，成为火电厂安全生产的主要隐患。本文就一些电厂存在的情况针对热腐蚀机理及影响腐蚀速度的因素作一简介。2.5.1 水冷壁的腐蚀现状水冷壁热腐蚀主要是硫的腐蚀，即在一定温度下由于煤中硫的存在所产生的硫化气氛、硫酸盐沉积物或熔融物作用于金属表面而产生的腐蚀。这种腐蚀的发生条件，一是煤中较高含量的硫及钠、钾，其次，是存在一定的温度。在我国由于煤质差异较大，一些地区均存在不同程度的硫腐蚀现象，其中以西南、华北、华东等地较为严重。华能重庆珞磺电厂1、2号锅炉是亚临界参数、再热、单汽包、双拱型火焰、膜式水冷壁、平衡通风、固态排渣、燃用无烟煤、强制循环锅炉。因燃用高硫含量煤(琉含量高达42)，运行不到2年时间即发生严重的腐蚀现象。据测量结果显示，1号炉水冷壁最大减薄速度为199mm万小时、2号炉最大减薄速度为15mm万小时 。腐蚀多发生在标高2425m处，以后墙水冷壁最为严重。某电厂1号及2号锅炉为B(WB102518.3M)型，属亚临界参数、一次中间再热、单锅筒、自然循环、平衡通风、固态排渣煤粉炉。水冷壁采用膜式全焊结构，前后墙各177根，两侧墙各163根，共有水冷壁管680根。1号炉自1994年12月投入使用到1995年2月开始大修时发现水冷壁管减薄平均在12mm，最严重部位达到23mm。根据强度及腐蚀速率的计算结果，将壁厚小于65mm的管子全部更换，其他管子则用耐腐蚀涂料进行处理。1996年1月1号炉小修时，发现水冷壁的腐蚀现象继续发展，刷涂的涂料50脱落，脱落的部位壁厚又减薄了0408mm，上次更换的管子周围未更换的管子壁厚已至设计厚度下限；同时右侧水冷壁在左侧下层燃烧器与中间燃烧器之间区域也发生了腐蚀，壁厚减薄1025mm，且位置集中，连续分布，因此又更换了28根。几年来，水冷壁的腐蚀一直是该厂锅炉运行的主要问题之一。2.5.2水冷壁热腐蚀的特征1） 水冷壁热腐蚀发生的部位水冷壁热腐蚀主要发生在燃烧器附近向火侧热负荷高的区域，管子中间腐蚀较两侧轻，腐蚀壁面呈塔状。其原因是由于向火侧水冷壁正面受气流冲刷，灰渣不易黏附，而水冷壁两侧与鳍片间的凹处，气流冲刷不到，又受涡流作用，易使熔化后的灰粒或未燃尽的油滴沾附在该处，为腐蚀创造了条件，经过一定时间形成水冷壁向火侧正面比两侧壁面的腐蚀程度要低。2.5.3 腐蚀机理金属材料的抗氧化、抗腐蚀性能主要决定于金属表面是否能形成稳定、致密的金属氧化膜。普遍应用于抗氧化、抗腐蚀的Cr合金，当Cr含量高于20时，合金表面才会形成致密的保护性氧化膜Cr2O3。目前，我国电站锅炉普遍使用的钢材是碳素钢和CrMo低合金钢，Cr含量均低于20，此类钢材处在硫化、沉积物、熔融盐工况时，不可避免地会引起腐蚀破坏。2.6 空气预热器低温腐蚀2.6.1 概论为充分利用烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉热效率，锅炉的尾部都加装了空气预热器。但是作为锅炉尾部的空气预热器，通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低温烟气区域，工作条件比较恶劣，容易出现低温腐蚀和堵灰。处在锅炉低温区域的空气预热器，一旦发生低温腐蚀和堵灰，就会造成烟气通道堵塞，引风阻力增大，锅炉正压燃烧。这不但降低了锅炉出力，甚至造成被迫停炉。腐蚀的结果会造成空气预热器管子泄漏损坏，造成严重漏风，引起燃烧工况恶化。严重时不得不经常更换受热面，既增加了维修工作量和材料损耗，又影响了锅炉的正常运行，冷空气进入烟气侧，还会降低烟温，加速低温腐蚀及堵灰的速度，从而影响锅炉安全运行。2.6.2 腐蚀机理造成锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因有两点：一是烟气中存在着三氧化硫；二是受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。锅炉燃料中或多或少的都含有硫。当燃用含硫量较多的燃料时，燃料中的硫份在燃烧后，大部分变成二氧化硫，在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫气体。三氧化硫气体与水蒸汽能结合成硫酸蒸汽，其凝结露点温度高达120以上，露点温度越高，烟气含酸量愈大，腐蚀堵灰愈严重。当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时，硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀，叫做低温腐蚀。金属壁面被腐蚀的程度取决于硫酸凝结量的多少，浓度的大小和金属壁面温度的高低。硫酸象一层胶膜，一面粘在管壁上腐蚀，一面不断粘着烟灰，形成多种硫酸盐，并逐渐增厚，这就是低温式结渣。第三章 机组腐蚀的预防3.1 防腐蚀材料常用防蚀涂料大多以耐蚀树脂为成膜物,由于树脂成膜物内部存在孔隙和裂纹,抗渗透力差,在恶劣环境下,尤其在含Cl的腐蚀介质中金属腐蚀更为严重。为提高防蚀涂料的抗渗透能力,用玻璃鳞片作添加剂,研制了一种具有良好耐蚀性的涂料,并在江汉盐化工厂得到成功应用。3.1.1基本配方1） 固化剂用量用环氧树脂作成膜剂,其结构中具有醚基、羟基和较为活泼的环氧基,用胺类固化剂固化。固化剂用量根据表干时间确定,表干时间要求6 小时。基本配方:环氧树脂1660,胺类固化剂1014,玻璃鳞片1030。2） 片用量1、玻璃鳞片表面处理 玻璃鳞片在制造过程中易受到污染,在潮湿大气中玻璃鳞片表面易水解,其表面状态和树脂的浸润性能影响它与树脂的粘接,为提高玻璃鳞片与树脂粘合力,用偶联剂对玻璃鳞片进行表面处理。处理过的玻璃鳞片,能增加与聚合物之间的结合力。制备玻璃鳞片涂料较合适的鳞片厚度15m,片径为6080目。鳞片约占涂料总量的10%30%,因为鳞片太少起不到防腐蚀作用,含量太大涂层柔韧性明显下降。2、试验方法 采用静态浸泡耐腐蚀实验,对加有含不同量的处理过的玻璃鳞片涂料试件,在25、3%NaCl溶液中浸泡15天,观测浸泡过程中的外观(光泽、起泡、分层、裂缝、膨胀、发粘等)变化,称重计算试件质量变化率。质量变化率(Kw)按下式计算:Kw=（W- W0（）W0100% 式中W0试件原质量,g;W浸泡后试件质量,g。3、试验结果 由此可知,玻璃鳞片含量在25%时,质量变化率最小,介质渗入的小分子最少,涂料抗渗透性最好。环氧玻璃鳞片防蚀涂料具有耐酸、碱、盐等性能,，环氧玻璃鳞片涂料优于环氧树脂涂料。因为玻璃鳞片在树脂中平行于基材重迭排列，成为腐蚀介质渗入的屏障。同时，玻璃鳞片把树脂分割成许多区域，减少孔隙和裂纹，提高了涂料的抗渗透能力。3.1.2应用1） 现场工况盐化工总厂是一个生产食盐、芒硝、烧碱及氯产品的综合性化工厂,厂内空气和生产废水中含有大量HCl、NaCl、NaOH、Cl2等腐蚀介质,管道、储罐等设备腐蚀严重。常用的涂料(醇酸树脂漆)常常不到半年就鼓泡剥落,失去保护作用。1、盐化厂、盐硝厂盐浆罐体，基质面为钢材,旧面,介质环境为盐雾、水雾空气，面积为400 m2。2、氨棚棚架,基质面为钢材,旧面,介质环境为露天酸雾、大气,面积为600 m2。2） 施工方法1、采用电动刷轮除锈,去除氧化皮、浮锈、旧漆。2、先刷玻璃鳞片防蚀涂料底漆,再缠绕无纺布,最后刷玻璃鳞片防蚀涂料面漆。3） 应用效果环氧玻璃鳞片防蚀涂料经在江汉油田盐化工总厂使用2年后发现:涂料粘度适中,易调配;涂料涂刷性能较好,不流挂。涂料外观完好,附着牢固,不起泡、不变色,具有良好的抗盐雾、酸雾性能。目前涂料外观及防蚀效果仍令人满意。4） 问题及改进1、环氧玻璃鳞片涂料具有结合力强,耐蚀性能好等优点,是常用防蚀涂料。但它质脆,不耐冲击,使用受限制。因此,将环氧改性为具有韧性的耐蚀涂料,具有重大应用价值。氯磺化乙烯具有优良的弹性、柔韧性和良好的耐酸碱和抗老化性能,用氯磺化乙烯改性环氧树脂,制成具有韧性的耐蚀涂料。2、本玻璃鳞片涂料属双组分涂料,施工时需用固化剂调和,给施工带来不便,为此,可研制单组分玻璃鳞片涂料。3、玻璃鳞片涂料品种单一,需开发新品种,满足不同应用领域的需要。将玻璃鳞片加入聚丙烯酸树脂,可制成一种反射太阳光的隔热涂料,应用于石油储罐、粮仓等隔热环境;玻璃鳞片表面涂锌,可制成油罐内壁用的防腐蚀抗静电涂料。3.2 低温腐蚀的预防3.2.1采用脱硫方法减少尾部受热面的腐蚀硫酸的生成与燃料中含硫量多少有关。硫在燃料中有三种形态:即有机硫、无机硫和硫酸盐硫。硫酸盐硫在燃烧中不起化学变化,它可与灰渣一起排出炉外。无机硫大都为硫化铁(FeS2),又称黄铁矿硫,它和有机硫在燃烧中都会生成二氧化硫。为了减少二氧化硫的生成量,可在燃料未入炉以前进行脱硫,即炉前脱硫。炉前脱硫可用化学和物理方法。化学法主要是除去有机硫,目前国内外都在进行研究,尚无成熟的方法。物理方法主要是除去无机硫。无机硫多存在于矸石中,采用洗选方法除去矸石,就除去了一部分硫,也提高了燃料的热值。矸石中的含硫量若超过4%以上,一般有回收价值,可用重力选矿法回收黄铁矿硫。回收后的矸石,若热量达到一定值时,可作低热值燃料,进入沸腾炉中燃烧发电、供热。炉内脱硫,即含硫燃料在沸腾炉内燃烧过程中,加入一定量的石灰石(CaCO3)或白云石(MgCO3),使其与燃料中的二氧化硫化合,生成硫酸钙或硫酸镁,与炉渣一起排除。石灰石加入炉内后,经加热生成氧化钙,同时逸出二氧化碳气体,这样氧化钙表面形成很多孔隙,有利于与二氧化硫起反应而生成硫酸钙,这正是沸腾炉在燃烧过程中可脱硫的原理。反应达到一定程度后,生成的硫酸钙球壳状致密层覆盖于氧化钙表面,影响氧化钙与二氧化硫继续起反应,所以在沸腾炉内,钙的利用率一般为20%,最高的约为40%。为了提高氧化钙的利用率,多采用回收复用的方法。3.2.2减少尾部受热面腐蚀的方法煤矸石电厂现用的大都是中温、中压沸腾锅炉。这些锅炉有的为了避免酸腐蚀,在尾部只布置了省煤器。但由于锅炉进水都在150左右,该温度大都在酸露点以上,不存在腐蚀。但此时的排烟温度却高达170以上,排烟热损失太大,锅炉热效率差,这是不经济的。有的锅炉在尾部布置了空气预热器,使排烟温度降低到130左右,燃用一般燃料时,酸露点在此温度以下,发生腐蚀的可能性很小。但空气预热器的进风温度一般只有2030,这种低温空气流进空气预热器的入口处,或距入口处向内的一定距离,必然会降低该处的金属壁温,而使其处于酸露点以下。所以应设法提高空气预热器的进风温度,一般有以下几种方法：1） 加装热风器在锅炉送风机出口处加装热风器。热风器由外绕肋片的管道组成,其热源可采用来自汽轮机的抽汽,经管道后凝结成水而回收复用,冷空气横向流过管外而被加热。目前国内外有不少电厂采用此方案。我们在使用前,应经过计算,一般进入空气预热器风的温度,以保证受热面金属壁不受腐蚀为宜,不要选得太高,以免过多增加排烟热损失。2） 热风再循环将空气预热器出口处的高温热空气返回一部分到送风机入口,与原冷空气混合或专门用一风机抽吸部分高温空气与送风机出口处的冷空气混合,以提高进风温度。3） 利用冷渣器加热冷空气沸腾炉燃烧低热值燃料,排渣量较多,渣温约为800左右,可利用空气冷却灰渣,以提高空气预热器的进风温度。根据某电厂燃用27.29MJ/kg的燃料估算,渣温降至200以下时,可将进风温度提高到80左右,基本上可以满足该厂锅炉的要求。若渣量较少,风温距离防腐要求相差不太大时,可采取两种办法,提高受热面壁温:一是降低空气流速,使空气侧吸热系数降低;这需增加空气预热器的受热面;二是使一部分空气进入低温段空气预热器,而另一部分空气则在高、低温空气预热间的适当位置与热空气混合。以避免低温段受热面壁的腐蚀。4) 玻璃管预热器玻璃的耐酸性能很强,用玻璃管代替钢管可以抗腐蚀。玻璃管的传热效果与钢管基本相同。它有热稳定性高和线膨胀系数小等特点,可以代替钢管作空气预热器。其厚度可达1.52mm,与钢管基本接近,但因支撑力较弱,在制作空气预热时可加装10%左右的钢管,同时管端的密封需作特殊处理,以防漏风。5) 采用新型合金材料我国现有一种09铜钢,它的耐腐蚀能力比20号碳素钢管约高出4倍,已在国产大型锅炉上使用。6) 热管空气预热器热管内装有一定量的工质(水、氨、苯、萘等),抽真空后密封。在管外一端加热,使管内工质蒸发(蒸发段),管外另一端用工质冷却,使管内工质凝结(冷凝段)。蒸发段的管外热量被管内部工质吸收后,传输到另一端,加热了该端外部工质。管内工质温度基本上是等温的。这就是热管的简单传热原理。在制作热管空气预热器时,可根据传输的热量,计算管径的大小及数量,采用错排或顺排方式排列,并在管群的一定长度将蒸发段与凝结段隔开密封。高温烟气流经热管蒸发段,空气流经热管凝结段,这样可将排烟热能经热管传输给空气。最后排烟温度降低,送风温度提高,同时也提高了锅炉热效率。又因烟气与空气是分开流动,间接传热,只要热管空气预热器处的排烟温度在酸露点以上,就不会产生酸腐蚀。3.3 高温腐蚀的预防3.3.1预防高温腐蚀的方法1) 减弱或消除腐蚀介质的腐蚀性腐蚀介质中最主要的成份是SO3,因此减少火焰和烟气中的SO3是避免腐蚀最有效的途径。1、采用低氧燃烧燃料中的硫在炉膛与氧接触燃烧时,一般呈现两种状态,即当氧多时,形成SO3而当氧少时,形成SO2；SO2呈气体状态,它随着烟气排入大气,一般不会引起腐蚀。随着过量空气系数的降低,燃料中的硫转化为SO2的转化率明显下降,因而可显著减少SO3含量降低管子的腐蚀量。2、采用烟气再循环采用烟气再循环后,由于部份低温烟气被循环到炉膛,能降低火焰中心和炉膛出口的烟气温度,从而减少烟气中SO3的生成量,有利于减轻高温受热面的腐蚀。但对于低挥发份煤可能造成着火不稳定,对高灰份煤会加重飞灰磨损程度。3、合理配风并加强混合合理配风和强化炉内湍流混合的目的,是避免炉膛局部地区出现还原性气体。4、使各燃烧器间的煤粉浓度分布均匀为了防止高温受热面由于风粉分配不当、煤粉浓度不均匀而引起腐蚀和磨损,除了需要在系统布置和管道结构上采取措施以外,在锅炉运行中应注意避免各喷燃器来粉不均匀或过量空气量增高的现象。当锅炉负荷降低需要调整给粉工况时,为了保证各喷燃器来粉均匀同时又不使过量空气系数偏大,一般采用停运一层或二层给粉机的方式来改变供粉量,避免让个别给粉机在低转速下运行,以保证着火稳定。5、控制煤粉细度煤粉颗粒较粗时,火焰容易冲墙和煤粉难于燃尽,这样会引起高温腐蚀和磨损。当煤粉粒度R90=8.5%13.5%时,水冷壁管的外部腐蚀比R90=6%8%时大得多,特别是在炉膛里燃烧器喷口被烧损、喷燃器给粉不均匀和燃料燃烧时给风工况受破坏的情况下,更是如此。6、控制管壁温度控制炉内局部火焰最高温度及热流密度,特别是在燃烧器区域附近的火焰中心处。降低炉膛出口烟气扭转残余、烟温偏差以及过热蒸汽流量分布偏差,以避免出现局部地区壁温过高的现象。避免因热流密度分布不均引起水冷壁内部结垢不均而使壁温超温。7、添加中和吸收剂由于SO3数量对高温腐蚀起重要的作用,为减轻其影响,将石灰石(CaCO3)或白云粉(MgCO3CaCO3)和煤粉一起,经燃烧器送入炉膛,在炉内高温作用下,石灰石热解成氧化钙(CaO)和CO2,白云石热解成CaO和MgO,它们遮盖住氧化铁的催化表面,并与烟气中SO3发生中和反应,生成CaSO4和MgSO4,从而减少SO3浓度。此外,CaO和MgO与硫酸钾和硫酸钠进行反应,不仅可降低SO3的浓度,而且使碱硫酸盐转化,以及使过热器管壁上的粘结灰转变成松散性积灰。对硫化物型的高温腐蚀,因加入CaO和MgO,它们与H2S反应生成CaS粒子,也起防腐蚀作用。此外,用氧化锑Sb2O3也能减小SO3浓度,因为氧化锑与氧化铁反应,生成化学吸附键,阻止SO2的氧化。在750920 K温度范围内,因Sb2O3的蒸汽分压力高,且均匀分布在氧化铁的表面上,阻止SO3氧化效果较好。超过920 K后,化学吸附键破裂,效果降低。3.4.水冷壁高温腐蚀的预防3.4.1防止水冷壁高温腐蚀主要措施1) 改善锅炉燃烧的空气动力学工况在不堵管的前提下,尽可能降低一次风压,提高二次风压,以保证煤尽快着火及完全燃烧,减少未燃尽煤粉冲刷水冷壁。由于水冷壁发生腐蚀主要取决于煤粉中有硫化物存在,同时必须有一定的温度,为此,通过调整风压,改变锅炉中煤粉的燃烧状况及燃烧火焰中心,从而在水冷壁附近形成一个中性火焰区,使生成的硫酸盐不致熔化而附着在水冷壁上,这样就可以大大减缓水冷壁的硫腐蚀。还可以适当调整火焰的燃烧中心,可使水冷壁的腐蚀减轻50%以上。但由于这种调整与锅炉的参数及运行状况均有关系,因此调整因子很多,只能进行探索,还有大量的工作要做。2) 选用含硫量低的燃煤这是一个对缓解水冷壁腐蚀十分有效的方法。但根据我国的情况,因为煤种不以电厂的要求而变化,有时必须燃烧高硫质的煤,这条措施可行性较差。3) 对燃烧器的火嘴及内、外调风机进行改造为使煤粉尽早着火,并在热态时能根据煤种的变化调整配风,从而强化锅炉燃烧,避免因燃烧过程推迟和一、二次风燃烧配置不好而造成煤粉火焰飞边。4) 更换水冷壁管材质,采用渗铝管更换材质,提高水冷壁本身材质的耐腐性能也是一条行之有效的方法。根据在其他厂的使用情况,渗铝管在大多数电厂的水冷壁管起到良好的耐腐蚀作用,累计运行达50 000 h以上,未发生腐蚀减薄。因此,1997年7月1号炉小修时,在水冷壁右墙更换了40根渗铝管,但仅运行了3个月便有1根管发生泄漏。原因是内螺纹鳍片水冷壁在渗铝过程中温度过高(热浸渗铝温度达730750,扩散温度890910),而且由于内力校直,导致管材晶间产生纵向裂纹。管子在炉内受热承压后,发展成纵向撕裂状爆口。其他渗铝管在检查中发现6处同性质的已有裂纹缝但未爆开的漏点,因此决定不再使用渗铝管。渗铝管在这个厂的应用失败,并不表明这种工艺本身有什么问题,只是说明不适合该厂的实际情况。5) 表面刷涂防蚀涂料全部更换管材需要大量费用,刷涂防腐蚀涂料较为经济。因此,先后使用过多种耐磨防腐蚀涂料。实践证明,只要表面处理得当,涂层不脱落,涂层具有相当好的耐磨防腐蚀效果。3.5 空气预热器低温腐蚀的预防3.5.1预防及处理空气预热器低温腐蚀为防止空气预热器的低温腐蚀堵灰，可从三个方面采取措施：1) 在燃料及燃烧产物方面可从燃料及烟气中除硫，防止三氧化硫的产生，以降低烟气的露点温度。1、根本措施是从燃料及烟气中除硫从目前来看，技术尚不成熟，实际应用难度很大。锅炉燃烧煤含硫量多数在1%1.5%，有些可达3%5%，因此锅炉尽量不燃用含硫量大于2%的煤。 2、在锅炉运行过程中，尽量降低过剩空气量，减少烟气中的过剩氧，能显著降低三氧化硫的生成量，相应的烟气露点温度也降低了，这样也就减少了低温受热面腐蚀的可能性。一般情况下燃烧室过剩空气系数的临界量约为1.05，低于此数对降低低温腐蚀有显著作用。2) 在锅炉方面采用提高低温受热面的壁面温度或使壁面温度避开烟气严重腐蚀区域的办法。 1、适当提高排烟温度提高锅炉的排烟温度，可以相应 提高空气预热器的壁温，对大多数燃料要求壁温达到105，可避免或减轻腐蚀。如提高空气预热器进风温度或提高省煤器入口水温皆可。 2、要减少或避免锅炉低负荷或超负荷运行锅炉低负荷 运行必然造成排烟温度降低到烟气露点以下，引起空气预热器管壁腐蚀。当锅炉超负荷运行时，