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生物质振动炉排锅炉高温腐蚀的情况介绍 生物质锅炉发生高温腐蚀的主要部位为三、四级过热器和炉膛水冷壁（前、后拱的拱头部位）。三、四级过热器管子材质为TP347H，对应国内牌号1Cr19Ni11Nb；炉膛水冷壁的管子材质为15CrMoG。 图1：发生高温腐蚀的三级过热器 图2：发生高温腐蚀的炉膛后拱水冷壁 一、三、四级过热器腐蚀机理 经现场观察和分析多台锅炉机组三、四级过热器的腐蚀现象，可确定判别为碱金属氯化物的熔融腐蚀，腐蚀现象的发生和发展速率与管壁温度有直接关系。应该指出，烟气中的氯化氢（HCl）也导致了高温过热器管子的腐蚀，但不是主要原因。碱金属氯化物的熔融腐蚀过程具体如下。 1、腐蚀过程 （1）碱金属氯化物的生成 在生物质燃烧过程中，大量的氯、硫元素与挥发性的碱金属元素（如：主要是钾和钠）以蒸气形态进入到烟气中，会通过均相反应形成微米级颗粒的碱金属氯化物（氯化钠和氯化钾），凝结和沉积在温度较低的高温过热器管壁上。 （2）碱金属氯化物的硫酸盐化 凝结和沉积在管子外表面的碱金属氯化物（氯化钠和氯化钾），将与烟气中的二氧化硫发生硫酸盐化反应，通过反应方程式（1）和（2）生成氯气。 （1） （2） （3）氯气扩散，与铁反应生成氯化铁 碱金属硫酸盐化反应中会产生氯气的过程发生在积灰层，在靠近金属表面会聚集浓度非常高的氯气，其浓度远高于烟气中的氯气。由于部分氯气是游离态，能够穿过多孔状垢层进行扩散，通过反应方程式（3）与铁反应生成氯化铁。因管壁金属与腐蚀垢层的分界面上的氧气分压力几乎为零，即在还原性气氛下，氯气能够与金属反应生成氯化铁，且氯化铁是稳定的。 （3） （4）氯化铁氧化生成氯气 由于氯化铁熔点约为280℃左右，所以在管壁温度高于300℃时，氯化铁发生气化，并通过垢层向烟气方向扩散。由于氧气分压力较高，即在氧化性气氛条件下，氯化铁将与氧气发生反应，生成氧化铁和氯气。氯气为游离态，能够（扩散到金属与腐蚀层的交界面上）与金属再次发生反应。 （4） （5） （6） 在整个腐蚀过程中，氯元素起到了催化剂的作用，将铁元素从金属管壁上置换出来，最终导致了严重的腐蚀。 此外，以上仅以铁（Fe）元素为例进行了说明，合金钢中的铬（Cr）元素的化学反应机理与铁（Fe）元素相同。 2、腐蚀特点 （1）具有典型的温度区间 通过分析多台高温高压生物质水冷振动炉排锅炉三、四过热器实际腐蚀发生和发展情况，发现当蒸汽温度控制在490℃以下运行时，三、四过热器腐蚀速度较慢，一旦蒸汽温度高于550℃时，腐蚀速度加快，实际测量的腐蚀速度高达1.5～2.0mm/a。同时，现场发现处于三、四过热器后段蒸汽流程（温度较高）的管子腐蚀问题较前段蒸汽流程（温度较低）的严重，而且同处于一个烟温区的水冷壁管子未发现腐蚀。这与国外文献的研究结论相一致。即当过热器的蒸汽温度小于450℃时，管壁腐蚀基本可以忽略；当蒸汽温度在490～520℃时，管壁腐蚀速度加快；当蒸汽温度大于520℃时，管壁腐蚀速度将急剧加快。现场监测，三、四过热器管壁温度与蒸汽温度大致相差50～100℃，也就是说，当三、四过热器管壁温度大于620℃时，腐蚀速度加剧。对比所做的碱金属氯化物的熔融试验，可见，三、四过热器腐蚀的典型温度腐蚀区间与碱金属氯化物的熔融温度区间相吻合，熔融态的碱金属氯化物对高温过热器腐蚀发生和发展起了决定性作用。 （2）普遍存在性和持续性 通过对腐蚀机理研究发现，在整个腐蚀过程中，氯元素起到了催化剂的作用，将铁或铬元素从金属管壁上持续不断地置换出来，造成了管壁腐蚀。显然，只有入炉燃料中含有碱金属和氯元素，且当管壁温度达到腐蚀温度区间时，将必然发生腐蚀。碱金属和氯元素含量多少只会影响腐蚀速度。同时，只要腐蚀一旦发，则将持续进行，不会停止。 二、炉膛水冷题的腐蚀机理 生物燃料锅炉水冷壁高温腐蚀类似于燃煤锅炉水冷壁的高温腐蚀，所不同的是燃料不同，腐蚀介质不同。生物燃料中含有大量的碱金属的氯化物和少量的硫化物，这些碱金属的氯化物和硫化物在高温（约550℃～900℃）缺氧条件下变为黏稠和熔化状态附着在水冷壁外表面，破坏氧化膜，当与氧气接触时，氯被部分置换出来，强氧化性的氯再次腐蚀管材。被置换后氧化物形成了最终的氧化皮。 温度是腐蚀产生的条件之一，只有在高温条件下，碱金属的氯化物和硫化物发生熔化时才会造成严重腐蚀。由于烟气温度很高（1000℃以上），水冷壁内水温度较低（低于350℃）因此在水冷壁管的壁厚方向形成较大的温度梯度。对于水冷壁后拱的位置，烟气流速大，