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燃煤锅炉高温硫腐蚀浅析

2023-12-21安冬冬曹发扬吕馥丞任鹏伟王东东李延森

全面腐蚀控制 2023年10期

安冬冬 曹发扬 吕馥丞 丁 鹏 任鹏伟 王东东 李延森

(1. 华电青岛发电有限公司,山东 青岛 266000;2. 西安格瑞电力科技有限公司,陕西 西安 710000)

0 引言

现阶段,为了满足氮氧化物的超高排放要求,燃煤锅炉广泛采用分级燃烧、低NOx燃烧器和再燃等低NOx燃烧技术。低NOx燃烧技术的基本原理是建立完全消耗氧气的富燃料区,形成还原性气氛,从而减少NOx的产生。在富燃料区,由于高温和缺氧气氛,煤中挥发分快速析出,产生大量还原性物质(如H、OH、CO和CHi),这会导致煤中S元素向H2S和单质S等腐蚀性物质转化,加速电站锅炉水冷壁高温腐蚀[1]。

煤中Cl元素及其盐类物质也是引发高温腐蚀的主要原因,但我国电站锅炉使用的煤含硫量高、氯元素相对较低,电站锅炉水冷壁高温腐蚀更多是硫腐蚀类型。因此本文聚焦S腐蚀类型,分别对其形成过程、影响因素和H2S的产生机理以及现阶段主要的高温腐蚀防治方法等方面归纳总结,以期为电站锅炉水冷壁高温腐蚀防治提供一定的理论支撑。

1 高温硫腐蚀的形成过程及腐蚀产物

发生高温硫腐蚀的判别条件为:(1)煤中的硫含量在1%~1.5%以上;(2)水冷壁附近O2≤2%,CO>0.5%,H2S>100ppm;(3)水冷壁腐蚀区域的管壁温度≥350℃。

硫腐蚀有硫化物腐蚀和硫酸盐腐蚀两种类型。硫化物腐蚀产生的主要原因是:煤粉燃烧过程中释放出大量S元素,在还原性气氛下形成大量H2S和S单质,引起水冷壁的腐蚀。硫化物腐蚀的主要过程是:富燃料燃烧过程中,煤粉中的黄铁矿硫(FeS2)受热发生分解,产生大量H2S气体,在煤粉冲刷水冷壁时会发生如下反应[2]:

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