锅炉高温腐蚀是燃煤及燃油锅炉受热面常见的失效形式之一,其发生部位与炉内温度场、气氛条件及灰渣沉积特性密切相关。高温腐蚀通常集中在燃烧器区域水冷壁、过热器、再热器以及炉膛出口附近的对流受热面。
水冷壁是高温腐蚀最常发生的部位,尤其是燃烧器区域及炉膛下部还原性气氛较强的区域。煤粉在缺氧条件下燃烧时,会产生大量硫化氢和一氧化碳。硫化氢在高温下直接与管壁金属反应,生成疏松的硫化亚铁,破坏氧化保护膜。同时,煤中硫分释放出的二氧化硫在还原性气氛中进一步转化为硫化氢,加剧腐蚀。燃烧器喷口周围火焰温度高、气流扰动强,未燃尽煤粉颗粒冲刷管壁,使腐蚀产物不断脱落,暴露出新鲜金属表面,形成腐蚀—冲刷联合作用。
过热器和再热器的高温腐蚀主要发生在管壁迎烟面及积灰较厚的部位。烟气中的碱金属硫酸盐和焦硫酸盐在管壁温度较高时呈熔融状态,附着在管壁表面形成低熔点复合硫酸盐。这些熔盐能够溶解金属表面的氧化膜,使金属直接与烟气中的氧和硫接触,发生严重的熔盐腐蚀。管壁温度越高,腐蚀速率越快,因此高温段过热器和再热器出口部位腐蚀尤为突出。
炉膛出口及水平烟道区域的对流受热面也容易发生高温腐蚀。该区域烟气温度仍然较高,飞灰中携带的碱金属化合物在此凝结沉积,形成粘结性积灰。积灰层内部形成局部还原性气氛,同时灰层与管壁之间产生温差,促使硫酸盐向管壁迁移并发生腐蚀反应。屏式过热器底部弯头、管夹附近以及烟气走廊部位由于气流偏斜和局部高温,腐蚀更为明显。
此外,液态排渣炉的炉底及卫燃带附近、旋风炉的二次室入口等部位,由于熔渣和高温气流的直接作用,也会出现严重的高温腐蚀。对于燃用高硫煤、高碱煤的锅炉,上述部位的腐蚀风险显著增加。掌握高温腐蚀的发生部位和机理,有助于在锅炉设计、运行调整和检修维护中采取针对性防护措施,延长受热面使用寿命。