外壁高温氧化对烟气腐蚀的影响

对于锅炉受热面来说，外表面的氧化是金属和烟气中的氧、二氧化碳、水蒸气等氧化剂产生氧化反应的结果。金属的氧化腐蚀速度主要取决于金属外层形成的氧化物能否对金属起保护作用。对于钢材，如果外层形成致密的Fe3O4氧化层，就会阻止氧化的进一步进行，保护内层金属；如果外层形成结构疏松、多孔且容易分离的FeO氧化层，就无法阻止氧化的继续进行，会加大金属的损耗。同时，金属的氧化腐蚀速度还与灰污成分、周围介质的性质有关，含有腐蚀性物质的灰污和周围介质，对金属的损耗比氧化性气氛下高得多。另外，金属的氧化腐蚀速度与受热面温度和烟气温度有关，也与积灰层和金属氧化膜的温度梯度有关。温度梯度大，氧化膜的空隙率增加，减小了氧化膜与金属管子间的连接强度，而且火焰中挥发性矿物质容易向管子表面扩散，氧化反应加快。因此，金属表面保护性氧化膜和燃烧产物中含有的化学元素是影响锅炉管子高温腐蚀速度的决定性因素。

分析该段试样的腐蚀原因，主要有以下三点：

（1）对于循环流化床锅炉，炉膛烟气中带有大量未燃尽颗粒，未燃尽颗粒随烟气流冲刷管子外表面时，将加速壁管上保护层的破坏，从而破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜，烟气介质便急剧地与纯金属发生反应，形成管壁腐蚀。

（2）煤种中硫和硫化物是造成高温腐蚀的又一主要因素，大部分锅炉燃煤中的含硫量一般在2%左右，而循环流化床锅炉用煤矸石的平均含硫量约为4.2%，大大超出普通的锅炉燃煤。炉膛中的硫主要以FeS2形式存在，在高温的炉膛环境中：

FeS2→FeS+S

若管壁周围存在一定浓度的H2S和SO2，也会生成自由的硫原子：

2H2S+SO2→2H2O+3S

由于缺氧，硫的燃烧和SO3的形成比较困难，分解出来的硫便与管壁金属又生成FeS，同时硫化氢也与管壁金属直接作用，形成FeS：(www.xing528.com)

FeO+H2S→FeS+H2O

生成的FeS氧化生成Fe3O4，将管壁腐蚀：

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

对于该管子来说，X衍射试验分析结果显示，其氧化物主要由63%的Fe3 O4和37%的Fe2O3组成，与上述分析结果一致。

（3）由于管子内壁产生的高温氧化层，遇到工况变化较大时会产生开裂并脱落，致使受热面管子内壁堵塞，引发或加剧了局部的超温超压，增大了积灰层和金属氧化膜的温度梯度，从而加重内外壁腐蚀程度。

从上述过程可知，引发该管外壁高温腐蚀的根本原因是：煤中含硫量高，未燃尽颗粒随烟气冲刷并形成局部还原性气氛和该管子管壁温度超温及积灰层和金属氧化膜的温度梯度较大。