堿金屬氯化物對金屬材料的高溫腐蝕特性研究

仝 聲，王治宙，康亞倩，呂 媛，牛艷青

(1. 中國國電電力發展股份有限公司，北京 100101；2. 中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710054；3. 西安交通大學 能源與動力工程學院 動力工程多相流國家重點實驗室，陜西 西安 710049)

0 引 言

我國的能源結構以固體燃料為主，而固體燃料燃燒過程中產生的與灰相關的問題較為突出。電站鍋爐運行過程中由于煙氣側的嚴重積灰結渣導致的金屬管壁高溫腐蝕問題亟需解決。準東煤和生物質是我國重要的固體燃料。準東煤具有高揮發分、低灰分等利于燃燒和燃盡的優勢，同時價格低廉，得到國內電廠的青睞[1]。而生物質是一種具有高揮發分，低含硫量和灰分，零碳排放，分布廣泛，儲存量大等優點的可再生清潔能源[2-3]。但準東煤和生物質都屬于高堿金屬燃料，在燃燒過程中易產生結渣問題。一方面由于堿金屬(如Na與K)易凝結在受熱面上并捕獲煙氣中的飛灰；另一方面堿金屬元素的存在造成飛灰熔融溫度的降低，熔融的飛灰顆粒易沉積在鍋爐管壁上。這兩方面原因會導致嚴重的灰沉積結渣問題。由于沉積在管壁的灰渣含有相當數量的堿金屬，隨著沉積渣層厚度的增加，管壁溫度不斷升高，促進管壁的高溫腐蝕，嚴重時甚至會導致爆管，影響電廠的正常安全運行[4-8]。高溫腐蝕按腐蝕原因可分為三大類：氯化鹽腐蝕、硫化腐蝕和硫酸鹽腐蝕。由于高堿金屬燃料燃燒過程中堿金屬元素易與Cl元素結合，在隨煙氣流動過程中凝結在受熱面管壁上并與金屬表面發生反應，從而引發高溫腐蝕。……