电厂锅炉受热面腐蚀原因及预防措施探讨

电厂锅炉受热面腐蚀原因及预防措施探讨

任伟

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摘要：目前，随着我国经济的快速发展和工业化进程的加快，电力工业也得到了迅速发展。在火力发电中，燃煤是主要能源之一。然而，由于煤炭本身含有大量杂质以及燃烧过程中产生的二氧化硫、氮氧化物等有害气体，会对电站锅炉设备造成严重的腐蚀危害。因此，为保证电站锅炉正常运行并延长其使用寿命，必须采取相应的防腐蚀技术手段。基于此，本文重点研究电厂锅炉受热面腐蚀原因，提出若干预防措施，旨在逐步减少环境污染，提高电厂锅炉使用寿命。

关键词：电厂锅炉；受热面；腐蚀原因；预防措施

引言：煤炭在燃烧过程中产生的二氧化硫、二氧化碳等有害气体和粉尘对环境造成严重污染，同时也会危害人类健康。为解决环境污染问题，国家提出“节能减排”政策，要求火电机组进行烟气脱硫脱硝处理。但这些技术需要消耗大量资金，增加运行成本，因此研究一种既能达到环保要求又不增加投资费用的方法变得十分重要。

一、电厂锅炉受热面腐蚀原因

（一）锅炉本体结构的影响

在锅炉运行过程中，由于高温高压等因素的作用，会导致锅炉内部金属材料发生不同程度的氧化、腐蚀现象。其中，最为常见和严重的是水冷壁管内壁出现的冷凝酸腐蚀以及高温过热器管束外表面形成的高温蒸汽氧化皮剥落腐蚀。这些问题的产生主要与锅炉本身的设计制造缺陷有关。例如，炉膛设计不合理、燃烧物分布不均、燃煤质量不佳等都可能引起锅炉内部温度场、流场分布异常，从而加剧锅炉受热面的腐蚀情况。此外，锅炉使用时间过长也容易造成受热面局部区域的磨损或损坏，进而加速了腐蚀的进程。因此，对于新投用或者大修后的锅炉设备，必须要进行全面细致的检查评估，及时发现并修复存在的各种缺陷，以确保其安全稳定地运行[1]。当这些物质与水蒸气相遇后就会形成酸性液体，从而加速了管道和锅筒的腐蚀速度。此外，锅炉本体结构也对腐蚀造成一定程度上的影响。例如，如果锅炉长时间处于低负荷运行状态下，那么燃烧效率将会下降，进而导致燃料无法完全充分地燃烧，这样一来就会使得烟气中产生大量的氧化物，进一步加快了受热面的腐蚀速率。

（二）运行条件的影响

在实际运行过程中，锅炉内介质会发生变化。当介质温度升高时，氧化反应速率也随之加快，同时还会生成一定量的水蒸气和二氧化碳等气体。这些物质与金属表面接触后容易形成化学反应，导致金属材料出现腐蚀现象。此外，锅炉内部工质流动速度、压力以及燃烧效率等因素都可能对受热面产生腐蚀作用。例如，流速过快或压力过高均可引起管壁冲刷腐蚀；而燃烧不充分则会使得燃料无法完全转化为热能，从而降低了燃烧效率，进而加剧了受热面上的腐蚀情况。除了煤质之外，燃烧方式也是影响锅炉受热面腐蚀的主要因素之一。目前常用的燃烧方式有层状燃烧和低NO x燃烧两种。前者指将燃料分层送入炉内进行燃烧，后者则通过控制燃料的氮氧化物排放来降低氮的生成。例如，当空气湿度较高时，蒸汽冷凝过程中产生的氢离子会与铁锈反应并形成可溶性盐，加速钢材表面的腐蚀速度；反之，干燥的空气环境下则有利于缓解腐蚀问题。

（三）环境因素的影响

在工业生产中，很多企业为了追求更高的经济效益，往往会忽略环境保护问题。这种情况下，环境污染也成为导致电厂锅炉受热面腐蚀现象加剧的重要原因之一。例如，燃煤电厂在燃烧煤炭时需要使用大量的水进行冷却处理，如果这些水资源没有经过有效处理或者是排放不达标，就会对周围的生态环境造成严重污染。同时，燃煤电厂在生产过程中产生的废气和废水等物质中含有大量的有害物质，如二氧化硫、二氧化碳等，这些物质不仅会对大气层产生不良影响，还会随着烟气和废水进入到周边的土壤和地下水系中，进而破坏当地的自然环境平衡。此外，燃煤电厂在日常运营过程中所使用的各种化学品和药剂等都可能会对设备和管道等产生腐蚀作用，从而加速受热面的腐蚀速度[2]。

二、电厂锅炉受热面腐蚀预防措施

（一）提高锅炉运行管理水平

在实际的生产过程中，为了有效地避免受热面发生腐蚀现象，需要从多个方面入手。其中最重要的是要加强对于锅炉设备的日常维护和保养工作，确保其处于良好的工况下运行。同时还应该注意控制好燃料的质量以及燃烧条件等因素，以尽可能减少烟气内杂质、水分含量，降低氧化还原反应速率，进而防止水汽凝结成水滴引起受热面上锈蚀。此外，还可以通过优化吹灰器的设计来及时清除受热面上的积灰，保证传热效果并延长使用寿命。 另外，针对不同类型的受热面材料也有相应的防腐措施可供选择。例如，对于高温高压环境下使用的管材或耐热合金材料，可采用表面喷涂技术进行防护；而对于低温低压环境下使用的管材则可以采用内外涂层相结合的方式进行保护。值得注意的是，无论选用何种防腐措施，都必须严格按照操作规程执行，以确保达到预期的防腐效果。还需注意燃烧过程中燃料的配比和投料顺序，保证煤粉充分燃烧，防止产生过多的二氧化硫进入炉内与铁器接触而引起腐蚀。 除了从源头上采取防腐蚀措施外，日常维护也是必不可少的。定期清理锅炉内部灰渣、污物等杂物，保持烟道通畅，避免异物堵塞影响通风效果；及时更换磨损严重的部件，确保设备正常运转；对于容易出现腐蚀现象的部位，如省煤器前后的集箱等处，可采用喷涂涂料或刷涂防护层的方式来保护设备免受损坏。可见，通过提高锅炉运行管理水平以及加强日常维护保养可以有效地预防电厂锅炉受热面腐蚀问题的发生。

（二）加强对受热面的检查

在进行锅炉运行时，需要定期、全面地对受热面进行检查。具体来说，应该从以下几个方面入手：一是要注意观察管内壁是否存在明显的结垢现象；二是要重点关注水冷壁表面的温度变化情况以及变形程度等参数指标；三是要通过听声音和嗅气味等方式来判断受热面内部是否出现了异常情况。如果发现有任何问题，都必须及时采取相应的处理措施，以确保锅炉设备能够正常稳定地运行。此外，还需加强对水质的监测工作，避免水中含有过多杂质而导致受热面发生腐蚀。具体来说，应该做到以下几点：首先要及时清除水冷壁上的灰尘等杂物；其次是采用高温高压蒸汽冲洗的方式来清洗燃烧器区域内的积灰；再次是利用超声波测厚仪测量水冷壁管的结垢情况并采取相应的处理措施；最后还需重点关注省煤器周围的温度变化以及氧化皮的生成情况，发现异常时应及时汇报并加以处理。其中，有机磷酸盐类防腐剂具有较好的渗透性和耐高温性能，能够有效防止金属表面发生氢化反应而引起的点蚀问题；无机硅酸盐类防腐剂则具有良好的耐腐蚀性能和耐热性能，且使用方便安全可靠；稀土金属离子掺杂型防腐剂则能够有效抑制金属材料中晶界的生长，从而起到一定的保护作用[3]。因此，在实际应用过程中，应根据不同的受热面材质特点选择合适的防腐剂种类和添加量，以达到最佳的防腐效果。

三、结语

综上所述，电厂日常运行的一个重要设备就是锅炉，锅炉的运行状态直接关系到电厂的整体经营状况，而且还与工作人员的人身安全有十分密切的关系。当锅炉停止运行时，外界的空气就会进入到锅炉内部，情况严重的甚至会导致爆炸事故发生，因此，电厂必须要采取一系列有效的措施来降低锅炉受热面的腐蚀。

参考文献：

[1]沈美华，祝新伟，潘金平，等.电站锅炉热管常见泄漏原因及主要特征[J].理化检验（物理分册），2013（8）：533-537．

[2]杨富.超超临界机组管道及管件国产化的现状与展望[C]//超超临界机组管道及管件国产化研讨会论文集.天津：中国电机工程学会，2010：1-6.

[3]陈国栋.工业锅炉水冷壁管裂纹产生原因分析[J].吉林化工学院学报，2013（5）：86-89.