電廠大型鍋爐設(shè)備防腐工藝

馬超 華電萊州發(fā)電有限公司

電氣行業(yè)是一個社會服務(wù)行業(yè)。電力工業(yè)安全需求日益增加。發(fā)電安全關(guān)系到國家和人民的生命和財產(chǎn)、人民的利益、國家經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展以及人民和社會的穩(wěn)定。電力安全無疑是重要的。鍋爐設(shè)備腐蝕所造成的危害是電力系統(tǒng)安全狀況的重要組成部分，控制鍋爐設(shè)備的腐蝕將不斷引起關(guān)注。近年來，國內(nèi)外研究人員作出了相當(dāng)大的努力，取得了良好的成果。

一、大氣腐蝕機(jī)理

大氣中金屬的腐蝕分為化學(xué)電化學(xué)腐蝕。在干燥的環(huán)境中，金屬及其產(chǎn)品的化學(xué)腐蝕較慢；金屬及其產(chǎn)品在水膜條件下的腐蝕是電化學(xué)，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(chǎn)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(zhì)的電極電位不同造成的。對于碳鋼和合金鋼，鐵是負(fù)極電位，電子損耗引起氧化反應(yīng)。鐵溶解在fe2+離子中，雜質(zhì)陰極電極電位器的電位器為正，電子對還原反應(yīng)，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鐵的連續(xù)腐蝕。根據(jù)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(fā)生；亞鐵離子的熔體；H+電子的得到，反應(yīng)中氫氣還原。因此，氫分析腐蝕稱為氫腐蝕。當(dāng)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(chǎn)生還原反應(yīng)，空氣中的氧氣擴(kuò)散到水膜中并溶解，這就是所謂的氧氧腐蝕。當(dāng)鋼及其設(shè)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(chǎn)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(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致材料變質(zhì)的現(xiàn)象。導(dǎo)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(shè)備中，鍋爐煙氣側(cè)的腐蝕是最常見的高溫腐蝕。高溫腐蝕位于燃燒器區(qū)域的四個冷壁上。大多數(shù)腐蝕性地區(qū)位于噴燃器區(qū)的中部和底部。腐蝕區(qū)冷壁的熱面呈深棕色，外層柔軟，內(nèi)層堅硬，硬層剝離后，冷壁管的界面呈藍(lán)色。腐蝕區(qū)的冷壁表面大部分是臟的，有嚴(yán)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(yù)熱器的煙氣側(cè)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(cè)、冷壁管、預(yù)熱管和再熱管的高溫腐蝕與以下因素有關(guān)它具有腐蝕速度、腐蝕區(qū)相對濃度和突然腐蝕等特點。目前，預(yù)防措施可分為以下幾類：

1.加強(qiáng)調(diào)整運行，防止集中熱負(fù)荷，引起爐內(nèi)局部溫度而結(jié)焦，降低冷水冷壁表面溫度。結(jié)果表明，當(dāng)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(jìn)原生煤粉輸送調(diào)節(jié)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(jié)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(shù)較高，降低了金屬與灰層之間的粘結(jié)強(qiáng)度，便于清除灰。

4.水質(zhì)控制。水質(zhì)控制可以防止水冷壁管內(nèi)結(jié)垢，降低熱阻，防止水壁溫度過高，防止高溫腐蝕。

5.保護(hù)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(jié)構(gòu)鎳合金鍍層。涂層致密均勻，熱穩(wěn)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(hù)。

三、給水的加氧和除氧處理

1.在金屬腐蝕和保護(hù)方面，氧分子具有雙重特征：在大多數(shù)情況下，加速金屬溶解是金屬作為陰極轉(zhuǎn)移劑腐蝕的主要原因；另一方面，當(dāng)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(jìn)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(yīng)，形成致密的氧化物，阻擋陽極過程，保護(hù)金屬。發(fā)電廠鍋爐通過除氧器向水輸送氧氣，防止鍋爐系統(tǒng)金屬被氧分子腐蝕。然而，近年來，一些發(fā)電廠已開始給水的加氧處理，以便通過鈍化減少鍋爐系統(tǒng)的腐蝕。

2.給水氧處理鍋爐的金屬氧腐蝕是電化學(xué)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(yīng)，陽極通過氧的還原反應(yīng)。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(dāng)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(dāng)?shù)姆椒ㄈコ腥芙庋酢８鶕?jù)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(dāng)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(xué)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(yè)的發(fā)展，高參數(shù)和大容量機(jī)組的出現(xiàn)，對控制設(shè)備的腐蝕提出了更高的要求。如上所述，由于許多科學(xué)家和技術(shù)人員的努力，有各種有效的控制方法。