生物质锅炉高温过热器管腐蚀机理的研究及对策
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第 ５期 ２０１８年 ９月
锅 炉 制 造
ＢＯＩＬＥＲ Ｍ ＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ
ＮＯ．５ Ｓｅｐ．２０１８
生 物 质 锅 炉 高温 过 热 器 管 腐 蚀 机 理 的研 究及 对 策
陈福 东
（广 西 特 种Байду номын сангаас设 备 检 验 研 究 院 ，广 西 南 宁 ５３０２１９）
摘 要 ：采用宏观形貌 检查 、垢样 分析 、燃料元 素分析及工业分析 、扫描 电镜 观察及 能谱（ＥＤＳ）分析 等方法 ，对 生 物质 锅炉高温过热器管外 表面腐蚀机理进行研究 ，并提 出从材料 优化 、燃料替 代及配 比调整 等方面 的具 体 防止腐 蚀举 措 ，有 一定 的针对性和可行性 。 关键 词 ：高温过热 器管 ；生物质锅 炉 ；腐蚀 机理 中 图分 类 号 ：ＴＫ２２９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：ＣＮ２３—１２４９（２０１８）０５—００４０—０３
２．２ 燃 料分 析 该 锅炉 以燃 烧 ７３％ 树 皮 、杂 枝 ＋２７％ 砂 光
粉 、板边 条 为设 计燃 料 ，同 时考虑 燃烧 其 它生 物质 燃料 ，如 按树 皮 、甘 蔗渣 、甘 蔗叶 、秸秆 等 。树 皮秸 秆等 生 物质 粉碎 后 通 过 给 料 机 送 入 炉 膛 ，粗 细砂 光 粉通 过气 力输 送 系统送 人 炉膛 。实 际运 行 过程 中 ，燃料 配 比更 为复 杂 ，其 具 体 的元 素分 析 以及工 业分 析 情况 如下 表 １所示 。
·４ ｌ·
元素 ，因此 在燃 烧 过 程 中有 较 大 概 率 形成 硫 氧 化 物或 者 氮氧 化物 ，在 和水蒸 汽混 合 后 ，将 形 成具 有 强腐 蚀性 的气 体 ，严 重 危 害相关 设 备 的安 全 运行 ， 并影 响 电厂 的正 常运行 。 ２．３ 成分 分析
从 目标 区域 随机选 择 一块 ３０ ｍｍ ×３０ ｍｍ垢
能 谱 曲 线 冈 中可 以 看 出 ，渣 的 原 子 成 分 主要 是 Ｆｅ、Ｋ、ｃ１等 。而 南表 １的 结 果 可 知 ，该 物 质 原 子 含 量 以 Ｆｅ、Ｋ、Ｃｌ、Ｓ为 主 ，并 存 在 少 量 的 Ｍｎ 、从 以上 的分析 结 果 可 以得 ｍ ，所 取 渣 的 主要 成分 包 括 钾 的氯化 物 、铁 的氯 化物 及钾 、铁 的硫 酸盐 。
表 ｌ 燃 料 的 元 素 分 析 及 工 业 分 析
２．４ 能 谱分 析 依据 ＧＢ／Ｔ １７３５９—２０１２《电子探 针 和扫 描 电
镜 ｘ射线 能谱 定 量 分析 通 则》，利用 牛津 能 谱 仪 Ｘ—Ｍａｘ对 过 热 器 上 取 下 的 渣 进 行 能 谱 分 析 ，如 图 １和 图 ２所 示 ，具 体 检 测 结 果 见 表 ３所 示 。从
体 为样 本 ，以《冶 金 产 品 分 析 方 法 ｘ 射 线 荧 火 光 谱 通 则》ＧＢ／Ｔ １６５９７—１９９６标 准 为基 础 ，对 样 本 的化学 性 能 进 行 ｘ 光 谱 分 析 。通 过 分 析 我 们 可 以发现 ，＇１９１无 缝 钢管 的化 学 成分 完 全 达标 ，其 具 体 情况 如 下表 ２所 示 。
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｈ ｉｇｈ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ Ｔｕｂｅｓ ｉｎ Ｂｉｏｍ ａｓｓ Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍ ｅａｓｕｒｅｓ
Ｃｈｅｎ Ｆｕｄｏｎｇ
（Ｇｕａｎｇｘｉ Ｓｐｅｃｉ￣ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０２ １ ９，Ｃｈｉｎａ）
２ 实验 分 析 与 讨 论
某生 物 质锅 炉 ，额 定 蒸 发 量 为 ７５ｔ／ｈ，过 热 蒸 汽 出 口压 力 为 ６．８ＭＰａ，过 热 蒸 汽 出 口温 度 为 ５２０￣Ｃ。该 锅 炉主 要 功 能 部 分 包 括 两 个 竖 井 烟 道 以及 前部 结 构 部 分 。其 中 ，前 部 竖 井 为典 型 的悬 吊结 构炉 膛 ，主要 以膜 式 水 冷 壁 为 主 。尾 部 是 尾 部受 热 面烟 道竖 井 ，高 温 烟气 夹 带 固体 粒 子 向上 依 次 流经 蒸 发管 、高 温过 热器 、低 温过 热 器和 高温 省煤 器管 束 。高 温 过 热器 由 ３２的蛇 形 管 组 成 。 蛇 形管 采 用 Ｔ９１钢管 ，管束 为 顺列 布置 ，横 向节 距
１ 概
生 物 质能 源是 继 煤炭 、石 油 、天然气 之 后 的第 四大 能源 。生物 质 凭 借 其 独 有 的 清 洁 、固废 利 用 等而 在锅 炉燃 料领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。客 观上 来 说 ，如果 能 够在 更 大规模 上 使用 生 物质 能源 ，不 仅 可 以有 效 的 降低 石 化 能 源 使 用 量 、减 少 发 电过 程 中的环 境 污染 ，而且 对 于我 国 电力 能 源 结 构 的 优 化 和调 整 同样有 着 不容 忽视 的重要作 用 。
通 过对 上表 相 关 数 据 的分 析 我 们 可 以发 现 ， 桉树 叶 以及 甘蔗 叶 中 ，含 有 较 多 的硫 元 素 以及 氮
收 稿 日期 ：２０１８—０３—２１ 作者 简介 ：陈福东（１９７９一），男，大学本 科，工程师 ，主要从事锅炉安全检验及节能检测工作。
第 ５期
陈 福 东 ：生 物 质 锅 炉 高 温 过 热 器 管 腐 蚀 机 理 的研 究 及 对 策
为 ｌＯＯｍｍ、纵 向节 距为 １２０ｍｍ。 锅 炉在过 去 不 到 ２Ｏ个 月 的运 行过 程 中 ，其 高
温过 热器 管 出现 的严 重腐 蚀 问题 。 ２．１ 腐 蚀产 物分 析
为 了保 证研 究 结 果 的有 效 性 ，这 里 我 们 首先 需要 对 外层 土黄 色砂 土 颗 粒 进 行 清 理 ，然 后 取 样 分析 。通过 分析 我们 可 以发 现 ，最 内层 垢 样 中含 有一 定量 的钠 （Ｎａ）、硫 （Ｓ）、钾 （Ｋ）元 素 。而 上述 元素 硫 化物 和氧 化 物 ，将 会 导致 严 重 的高 温 硫 腐 蚀 问题 的 出现 』。
锅 炉 制 造
ＢＯＩＬＥＲ Ｍ ＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ
ＮＯ．５ Ｓｅｐ．２０１８
生 物 质 锅 炉 高温 过 热 器 管 腐 蚀 机 理 的研 究及 对 策
陈福 东
（广 西 特 种Байду номын сангаас设 备 检 验 研 究 院 ，广 西 南 宁 ５３０２１９）
摘 要 ：采用宏观形貌 检查 、垢样 分析 、燃料元 素分析及工业分析 、扫描 电镜 观察及 能谱（ＥＤＳ）分析 等方法 ，对 生 物质 锅炉高温过热器管外 表面腐蚀机理进行研究 ，并提 出从材料 优化 、燃料替 代及配 比调整 等方面 的具 体 防止腐 蚀举 措 ，有 一定 的针对性和可行性 。 关键 词 ：高温过热 器管 ；生物质锅 炉 ；腐蚀 机理 中 图分 类 号 ：ＴＫ２２９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：ＣＮ２３—１２４９（２０１８）０５—００４０—０３
２．２ 燃 料分 析 该 锅炉 以燃 烧 ７３％ 树 皮 、杂 枝 ＋２７％ 砂 光
粉 、板边 条 为设 计燃 料 ，同 时考虑 燃烧 其 它生 物质 燃料 ，如 按树 皮 、甘 蔗渣 、甘 蔗叶 、秸秆 等 。树 皮秸 秆等 生 物质 粉碎 后 通 过 给 料 机 送 入 炉 膛 ，粗 细砂 光 粉通 过气 力输 送 系统送 人 炉膛 。实 际运 行 过程 中 ，燃料 配 比更 为复 杂 ，其 具 体 的元 素分 析 以及工 业分 析 情况 如下 表 １所示 。
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元素 ，因此 在燃 烧 过 程 中有 较 大 概 率 形成 硫 氧 化 物或 者 氮氧 化物 ，在 和水蒸 汽混 合 后 ，将 形 成具 有 强腐 蚀性 的气 体 ，严 重 危 害相关 设 备 的安 全 运行 ， 并影 响 电厂 的正 常运行 。 ２．３ 成分 分析
从 目标 区域 随机选 择 一块 ３０ ｍｍ ×３０ ｍｍ垢
能 谱 曲 线 冈 中可 以 看 出 ，渣 的 原 子 成 分 主要 是 Ｆｅ、Ｋ、ｃ１等 。而 南表 １的 结 果 可 知 ，该 物 质 原 子 含 量 以 Ｆｅ、Ｋ、Ｃｌ、Ｓ为 主 ，并 存 在 少 量 的 Ｍｎ 、从 以上 的分析 结 果 可 以得 ｍ ，所 取 渣 的 主要 成分 包 括 钾 的氯化 物 、铁 的氯 化物 及钾 、铁 的硫 酸盐 。
表 ｌ 燃 料 的 元 素 分 析 及 工 业 分 析
２．４ 能 谱分 析 依据 ＧＢ／Ｔ １７３５９—２０１２《电子探 针 和扫 描 电
镜 ｘ射线 能谱 定 量 分析 通 则》，利用 牛津 能 谱 仪 Ｘ—Ｍａｘ对 过 热 器 上 取 下 的 渣 进 行 能 谱 分 析 ，如 图 １和 图 ２所 示 ，具 体 检 测 结 果 见 表 ３所 示 。从
体 为样 本 ，以《冶 金 产 品 分 析 方 法 ｘ 射 线 荧 火 光 谱 通 则》ＧＢ／Ｔ １６５９７—１９９６标 准 为基 础 ，对 样 本 的化学 性 能 进 行 ｘ 光 谱 分 析 。通 过 分 析 我 们 可 以发现 ，＇１９１无 缝 钢管 的化 学 成分 完 全 达标 ，其 具 体 情况 如 下表 ２所 示 。
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｈ ｉｇｈ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ Ｔｕｂｅｓ ｉｎ Ｂｉｏｍ ａｓｓ Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍ ｅａｓｕｒｅｓ
Ｃｈｅｎ Ｆｕｄｏｎｇ
（Ｇｕａｎｇｘｉ Ｓｐｅｃｉ￣ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０２ １ ９，Ｃｈｉｎａ）
２ 实验 分 析 与 讨 论
某生 物 质锅 炉 ，额 定 蒸 发 量 为 ７５ｔ／ｈ，过 热 蒸 汽 出 口压 力 为 ６．８ＭＰａ，过 热 蒸 汽 出 口温 度 为 ５２０￣Ｃ。该 锅 炉主 要 功 能 部 分 包 括 两 个 竖 井 烟 道 以及 前部 结 构 部 分 。其 中 ，前 部 竖 井 为典 型 的悬 吊结 构炉 膛 ，主要 以膜 式 水 冷 壁 为 主 。尾 部 是 尾 部受 热 面烟 道竖 井 ，高 温 烟气 夹 带 固体 粒 子 向上 依 次 流经 蒸 发管 、高 温过 热器 、低 温过 热 器和 高温 省煤 器管 束 。高 温 过 热器 由 ３２的蛇 形 管 组 成 。 蛇 形管 采 用 Ｔ９１钢管 ，管束 为 顺列 布置 ，横 向节 距
１ 概
生 物 质能 源是 继 煤炭 、石 油 、天然气 之 后 的第 四大 能源 。生物 质 凭 借 其 独 有 的 清 洁 、固废 利 用 等而 在锅 炉燃 料领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。客 观上 来 说 ，如果 能 够在 更 大规模 上 使用 生 物质 能源 ，不 仅 可 以有 效 的 降低 石 化 能 源 使 用 量 、减 少 发 电过 程 中的环 境 污染 ，而且 对 于我 国 电力 能 源 结 构 的 优 化 和调 整 同样有 着 不容 忽视 的重要作 用 。
通 过对 上表 相 关 数 据 的分 析 我 们 可 以发 现 ， 桉树 叶 以及 甘蔗 叶 中 ，含 有 较 多 的硫 元 素 以及 氮
收 稿 日期 ：２０１８—０３—２１ 作者 简介 ：陈福东（１９７９一），男，大学本 科，工程师 ，主要从事锅炉安全检验及节能检测工作。
第 ５期
陈 福 东 ：生 物 质 锅 炉 高 温 过 热 器 管 腐 蚀 机 理 的研 究 及 对 策
为 ｌＯＯｍｍ、纵 向节 距为 １２０ｍｍ。 锅 炉在过 去 不 到 ２Ｏ个 月 的运 行过 程 中 ，其 高
温过 热器 管 出现 的严 重腐 蚀 问题 。 ２．１ 腐 蚀产 物分 析
为 了保 证研 究 结 果 的有 效 性 ，这 里 我 们 首先 需要 对 外层 土黄 色砂 土 颗 粒 进 行 清 理 ，然 后 取 样 分析 。通过 分析 我们 可 以发 现 ，最 内层 垢 样 中含 有一 定量 的钠 （Ｎａ）、硫 （Ｓ）、钾 （Ｋ）元 素 。而 上述 元素 硫 化物 和氧 化 物 ，将 会 导致 严 重 的高 温 硫 腐 蚀 问题 的 出现 』。