解析锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理

解析锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理

关键词：电厂；锅炉；受热面；腐蚀；原因；预防策略

一、锅炉受热面组成部分

（一）水冷壁

水冷壁是锅炉蒸发受热面，安装在炉膛四周或中间，主要作用是吸收炉膛内

火焰的辐射热量，使液态水变成水蒸汽或汽水混合物。加装了水冷壁的锅炉，炉

膛内壁温度大幅度降低，防止炉墙被烧坏，同时避免了燃料的熔渣对炉墙的腐蚀[1]，在水冷壁的保护下，炉墙的厚度可适当降低。

（二）过热器

过热器的主要作用就是把饱和蒸汽加热成过热蒸汽，提高蒸汽的焙值，使蒸

汽能做出更多的功，进而提高热电厂的热力循环效率。随着社会的进步，热电厂

的锅炉容量越来越大，带动了蒸汽初参数的提高，过热蒸汽吸收量大大增加，因

此过热器的受热面也在不断增大，安装位置也必须是烟气多、温度高的位置，工

作条件很恶劣。科学合理的设计、选材、使用以及检修都会影响锅炉工作的安全

性与可靠性。过热器根据传热方式可以分为对流、辐射和半辐射三种；按照安装

位置可以分为墙式、前屏、后屏、顶棚、包墙等。过热器一般由若干个蛇形管组成，安装在炉膛出口后方的烟道内，立式安装，主要传热方式为对流换热。而在

如今的超高压大型锅炉中，过热器一般被安装在炉膛出口处，主要传热方式除了

对流换热外还有辐射传热，还有的锅炉将过热器安装在了炉膛的上部，此外，有

的锅炉在高温烟道内也安装了过热器，这样做可以增加过热器受热面积，一定程

度上降低了烟气的温度。

（三）再热器

热电厂锅炉内的蒸汽压力在逐渐提高，因此就需要提高蒸汽的温度，否则一

旦汽轮机尾部湿度过高就会造成危险。但是受到条件限制，温度却不能提的太高，

所以如今的锅炉都采用了中间再热系统，采用此系统能使汽轮发电机的经济性能提高4-5%。

（四）省煤器

按照制作材料分，省煤器可以分为铸铁式和钢管式；按照水的加热程度分，可以分为沸腾式和非沸腾式。如今的锅炉大多采用非沸腾式的钢管省煤器。省煤器，顾名思义就是节省燃煤，它主要是利用锅炉尾气的余温给锅炉给水加热，减少燃料消耗与尾气排放。而在汽包锅炉中安装省煤器，还可以降低汽包所承受的热应力。

二、热电厂锅炉受热面的故障表现

（一）早期故障

早期故障是按故障产生的时间所做的划分，其指的是锅炉开始运行时早期出现的频率较高的故障。一般是设备设计方面或者人员操作方面的问题，因此，应当给予较高的关注，及时发现问题，排除故障，便于设备的正常运行。

（二）耗损故障

耗损故障指的是锅炉受热面在运行过程中由于物理或化学作用而产生的耗损或退化，从而引起了一定范围内的故障。针对这一故障，应当在设备运行一定时期之后，及时更换，预防故障的发生影响锅炉正常工作。

（三）偶然故障

偶然故障的发生时间是早期故障结束后，耗损故障发生之前的这段时间。在设备运行过程中偶然故障的发生具有随机性，且不可完全避免。

三、造成电厂受热面结渣和腐蚀的主要原因

在实际的工作中，锅炉的受热表面包含了水冷壁、省煤器、过热器等多个管道，受热表面一般要求外部有很高的热量，通过各种辅助管道和高温烟气，将外部的热量以辐射的方式传递给内部的水汽介质，当外部的热量超过受热表面可以

承受的范围时，辅助承压管道就会受到一定程度的结渣和腐蚀，管道结渣和腐蚀

严重时，很有可能导致管道爆裂等各种安全事故的发生。说起造成锅炉受热结渣

和腐蚀的主要原因，一般是在锅炉停止运行期间，由于受热表面周围的温度过高，这种高温情况之下，很容易造成高温腐蚀。当锅炉停止运行时，锅炉内部还有着

较高的温度，因此锅炉内会进入空气，并发生锅水或者结露，这种水分会对管道

有极大的腐蚀作用。除此之外，由于我国目前大多数的锅炉表面都是无添加的油漆、疏水性烷基等化合物组成的保护膜，这些金属材料遇到水之后会发生化学反应，使得腐蚀开始，当锅炉停止运行的时候，锅炉内部的气压小于外部大气压，

使得更多的氧气进入到锅炉内部，加速各种反应的发生。从另一个角度来看，空

气中的水蒸气在锅炉内部会发生结露，发生结露产生的水滴受锅炉内部环境的影响，会生成强碱或弱酸性物质，在一定程度上加快的受热表面腐蚀的速度。对于

自然环境中的钢材来说，锅炉内部的钢材更加容易产生水滴，更加容易腐蚀，因此，如何加强锅炉管道的耐腐蚀程度，成为企业需要处理的重要问题之一。

四、电厂锅炉受热面结渣和腐蚀的预防措施

（一）检修策略的选择

一般情况下，热电厂的锅炉检修需要考虑两方面的问题，一是使用哪种检修

技术，二是用什么策略指导检修，也就是确定检修的最佳时间与检修内容，怎样

才能使检修工作达到最优。以前的锅炉受热面检修是由省级电力调度中心统一安

排的，但是这种方式没有较强的针对性，很少考虑某一热电厂的实际情况，时效

性不强，导致有的热电厂锅炉受热面检修不足，有的检修过剩，难以保证锅炉受

热面的可靠性。

（二）加强水冷壁管的给水含铁量检测，并且要派专业人员定期清洗结垢水

冷壁

水冷壁作为电厂锅炉的重要组成部分之一，水冷壁一旦发生结渣和腐蚀，那

么就会引起凝汽器铜管泄露，使得锅炉的保养不佳，严重时还会导致水冷壁鼓包

或者水冷结渣和壁腐蚀穿孔现象的发生，锅炉中的水硬度也会严重超标，在一定

程度上会加速水冷壁结渣和腐蚀的速度，因此为了保证发电过程中水冷壁可以正

常的使用，企业就应该做好水冷壁的防腐措施，加强对水冷壁水分含铁量的检测，保证水冷壁中的水硬度可以保持在合适的范围之内，检测过程中如果发现水冷壁

已经结垢，应该利用化学物质对水冷壁进行清洗，对于纯水度较高的工作机组来说，可以利用挥发性方式进行处理，还可以利用时间工作中的阀门材料，选择合

适的方式进行处理。

（三）预防水冷壁管发生氢损坏

当锅炉受热面结垢之后，锅炉内部的PH值会大大下降，随着水冷壁的凝结

水系统，这些酸性物质会发生浓缩反应，其中氢原子所在的金属会和碳化后的铁

发生化学反应，随着反应的发生，产生的甲烷会降低锅炉钢材晶体之间的强度。

一旦水冷壁发生了氢破坏，会很大程度上造成水冷壁管管身破裂，因此，水冷壁

管道的故障排查也给工作人员带来了很大的困难，如果管身的损害严重时，还可

能造成爆管事故的发生，为了减少水冷壁的损坏，应该严格检测水冷壁中水的质

量以及酸碱性，降低管内的结垢程度，一旦发现水冷壁中发生结渣和腐蚀，需要

及时对管壁进行清洗[2]。

（四）预防高温结渣和腐蚀

由于电厂的锅炉一直处于高温状态，水冷壁向火侧温度较高时，极其容易受

到硫酸盐的作用，加速了水冷壁的结渣和腐蚀，使得水冷壁管道变薄，高温状况

之下还会使得管壁外部的金属氧化层融化，强压状态下会使得管道崩裂，严重时

还会影响到其他管道的正常使用，为了提高水冷壁的抗结渣和腐蚀能力，水冷壁

的外部可以使用渗铝管代替传统的金属钢材，并且表面还应该利用火焰进行喷涂，为了提高管道的耐受性，避免还原性物质处刷管道，还应该合理的使用喷燃气的

烟气氧量。

（五）预防低温结渣和腐蚀

管道的低温结渣和腐蚀指的是受热面上部的亚硫酸遇冷发生凝结，造成的热

面结渣和腐蚀，这种低温结渣和腐蚀虽然不会造成锅炉安全事故，但是对于锅炉

内部机组的正常运行会产生很大的影响，导致锅炉机组运行速率大大下降，为了