【精彩论文】440 t/h燃煤锅炉低氮燃烧模式下水冷壁高温腐蚀分析

观点凝练

摘要：分别采用X射线荧光光谱、X射线衍射光谱、电镜扫描和能谱分析等方法，对某440 t/h燃煤锅炉下层燃烧器附近水冷壁区域收集的腐蚀层进行详细表征，分析并讨论腐蚀产物的形成和痕量元素富集特点。结果表明：腐蚀内层主要含有FeS₂、Fe₂O₃、PbS和ZnS，但Pb比Zn富集程度高；腐蚀外层以ZnS、PbS、GaS、Fe_1-xS和Zn_1.0Al_1.04S_2.13为主，还含有少量Ga、Se、Bi等元素，但Zn与Ga元素富集程度显著高于内层；腐蚀层中Pb、Zn、Ga、Se、Ge、As、Bi、Th、Sn、Sb等元素主要通过气化-冷凝和黏附的未燃尽碳颗粒释放析出的方式到达管壁，部分元素仍存在二次气化现象并扩散至腐蚀层深处，以进一步增大腐蚀裂纹尺度。基体铁的氧化和硫化反应同时发生并相互竞争，靠近基体侧腐蚀层先发生裂缝后逐渐开始破碎。黄铁矿向外转移中会释放气态硫并生成多种晶型的磁黄铁矿，这说明气态硫在腐蚀过程中扮演重要作用。此外，沉积层中微细颗粒和气态痕量元素可能会向基体侧移动与扩散渗透，增加腐蚀内部应力进而加剧腐蚀。
结论：（1）炉内下层燃烧器区域发生高温腐蚀主要由于下层燃烧器现有安装角下设计切圆直径较大，旋转火焰刷墙造成该区域还原气体浓度较高，且未燃尽颗粒会黏附壁面进一步加剧高温腐蚀速率；

（2）腐蚀内层主要以FeS、FeS₂、Fe₂O₃、PbS和ZnS为主，Pb元素富集程度高于Zn，Si和Al元素含量较低；腐蚀外层主要以ZnS、PbS、Fe_1-xS和Zn_1.0Al_1.04S_2.13为主，Zn和Ga元素含量显著高于内层，Si和Al元素含量较高；腐蚀内、外层中均含有少量Ga、Se、Sn等元素；

（3）腐蚀层中Pb、Zn、Ga、Se、Ge、As、Bi、Th、Sn、Sb等元素，主要通过煤粉颗粒燃烧中气化-冷凝和未燃尽碳颗粒撞击黏附水冷壁壁面后释放析出两种方式达到管壁，部分元素仍存在二次气化迁移至腐蚀层深处，以进一步增加腐蚀层裂纹尺度；

（4）基体铁元素的氧化及硫化反应交替和相互竞争，含铁化合物向外迁移过程中可能会发生释放S（g）。沉积细颗粒和气化元素的向内渗透可进一步增加腐蚀裂缝速率，提高腐蚀性气氛的向内扩散和加剧腐蚀过程。

引文信息

王毅斌, 张思聪, 谭厚章, 等. 440 t/h燃煤锅炉低氮燃烧模式下水冷壁高温腐蚀分析[J]. 中国电力, 2021, 54(8): 118-127.WANG Yibin, ZHANG Sicong, TAN Houzhang, et al. Analysis on high temperature corrosion of water-wall in a 440 t/h boiler under low-nox combustion mode[J]. Electric Power, 2021, 54(8): 118-127.

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编辑：杨彪审核：方彤

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