火力发电机组炉烟处理装置

　　火力发电机组炉烟处理灰水装置是自行开发设计、国内独创的专用设备。该装置是为炉烟处理灰水pH工程设计的，目的是用酸性炉烟气SO与海水混合后的混合气直接处理高碱性灰水，采用两套装置对两路输灰系统分别进行燃灰湿排。该装置于2001年1月正式运行，实际使用温度为50℃、压力为0.2MPa、气水比4∶1、烟气中含有大量的酸性烟气SO2，且灰尘含量150mg/L.但是，装置运行不到半年，烟气管、喷射管及布气管等管件均频繁泄漏失效，短的仅一个月就穿孔，严重影响了整套装置的正常运行。

　　1检测管道泄漏方法1.1装置管道中烟气管采用20号碳钢，喷射管和布气管分别采用奥氏体不锈钢0Cr18Ni9及华东电力0Cr18Ni9Ti.在运行几个月后，碳钢管和不锈钢管均出现了严重的泄漏失效，不得不采取临时补救措施（在管道外表面泄漏处补焊、打“补丁”或打“双层补丁”等），或直接更换新材料。为了查明炉烟处理灰水装置管道泄漏失效的原因，对使用过的烟气管、喷射管和布气管上发生泄漏的部位截取试样进行理化性能测试和分析。

　　1.2检测样品规格及仪器8mm及布气管<32mm×4mm材料的化学成分分析，采用DVC-1000型直读光谱仪，并用荷兰Philips公司的EDX-4型电子能谱分析、测定3种管道内表面的腐蚀产物；管道腐蚀试样金相观察及检验采用德国Nephoto型及奥地利MEF型大型卧式金相显微镜，并用荷兰Philips公司的SEMXL-30型扫描电子显微镜对烟气管、喷射管及布气管的金相试样进行SEM形貌观察。

　　2检测结果与分析2.1管道材料成分析结果。管道用材额定成分，比较两者可以看出炉烟处理灰水装置管道系统所选用的20号碳钢、0Cr18Ni9及0Cr18Ni9Ti钢材的化学成分符合额定标准要求。

　　2.2腐蚀损伤区域显微组织（1）金相结构为观察管材的显微组织形态及其表面损伤形貌，对失效件烟气管、喷射管、布气管的横向剖面进行了镶嵌、粗磨、细磨、抛光及金相腐蚀等程序，烟气管20号碳钢试样采用4%硝酸酒精加少量苦味酸腐蚀剂；喷射管0Cr18Ni9钢及布气管钢试样均采用氯化铜（5g）加盐酸（20ml）再加蒸馏水（25ml）进行腐蚀烟气管横向剖面金相腐蚀形态，显示其显微组织为珠光体加铁素体；喷射管横向剖面金相腐蚀形态，其显微组织为奥氏体；布气管横向剖面金相腐蚀形态，其显微组织为奥氏体。金相显微图象中可明显地观察到炉烟处理灰水装置的烟气管、喷射管及布气管内表面，呈现典型的均匀腐蚀和点腐蚀形貌。

　　（2）扫描电子显微形貌采用扫描电子显微镜（SEM）检验腐蚀区域显微形貌，烟气管横向剖面内表面附近区域的图象，可见有明显的腐蚀坑和腐蚀空洞的显微形貌特征；同时还可观察到珠光体加铁素体的显微组织形态和沿晶腐蚀开裂的显微裂纹如窄长箭头指示处所示。喷射管横向剖面内表面附近区域的SEM图象，具有明显的腐蚀坑和腐蚀产物，有一大与一小的腐蚀坑剖面形貌特征。布气管横向剖面内表面附近区域的图象如图8所示，具有明显的沿晶腐蚀裂纹、腐蚀坑及腐蚀产物的形貌特征，并有沿晶腐蚀裂纹形态。

　　2.3腐蚀产物电子能谱分析管道内表面腐蚀产物采用电了能谱（EDX）分析化学元素成分。值得注意的是其中硫的成分大大超标。元素C喷射管与布气管内表面腐蚀产物的EDX分析结果.可以看出，喷射管、布气管中的腐蚀产物，不仅含有大量的超标的S、O元素，还有超标的Cl元素。

　　管道腐蚀损伤区域的宏观形貌检查、化学成分分析、金相检验、SEM观测及分析等检测结果，可看出炉烟处理灰水装置管道系统所选用的20号碳钢、0Cr18Ni9及0Cr18Ni9Ti钢材，其化学成分和显微组织均符合额定标准要求。然而，管道已严重泄漏且失效，腐蚀区域呈现典型的均匀腐蚀及点腐蚀形貌。烟气管内表面腐蚀产物的化学元素分析结果指出硫的成分大大超标，表明烟气中SO对于烟气管内表面腐蚀起主要作用。而喷射管、布气管中的腐蚀产物，不仅含有大量的超标的S、O元素，还有超标的Cl元素。表明烟气中含有的SO酸性气体和海水中的Cl离子对于这两种不锈钢管道内表面腐蚀起主要作用。

　　应当指出，炉烟处理灰水装置管道损伤除了上述腐蚀因素之外，输送混合气中的灰颗粒和泥沙，对管道内壁的冲刷与磨损，也是造成灰水装置管道损伤的另一重要因素，颗粒对管道内壁的冲刷与磨损，促使管道内壁腐蚀产物不断脱落和表面更新，会加剧管道的穿孔泄漏失效。

　　3腐蚀过程及机理讨论3.1管道的均匀腐蚀均匀腐蚀是钢材受到化学介质侵蚀而在整个金属表面上产生的电化学腐蚀.它是*普遍的腐蚀形式，常常在正常使用条件下产生疏松、多孔的腐蚀产物。从炉烟处理灰水装置烟气管内外表面腐蚀的宏观外貌与显微形貌特征，以及腐蚀产物主要是铁的氧化物，并形成疏松、多孔的氧化膜等，可以认为烟气管内外表面的腐蚀损伤是以均匀腐蚀为主。造成腐蚀的主要因素是与实际工况条件下输送介质烟气中存在以及海水中的Cl离子有关。预防钢材的均匀腐蚀，可用改变环境的成分、浓度、值、温度或用防腐漆加缓蚀剂的方法等。

　　3.2管道的点腐蚀点腐蚀通常是在易钝化的金属材料同时还有侵蚀性阴离子与氧化剂共存的条件下发生，如氯离子以及溶解氧或氧化剂存在的环境。炉烟处理灰水装置喷射管、布气管管道材料0Cr18Ni9及0Cr18Ni9Ti均为18-8型奥氏体耐酸钢。0Cr18Ni9钢结氧化性酸（硝酸）具有很强的抗腐蚀性，同时对大部分有机酸和无机酸也有一定的抗腐蚀能力。但是它长期在水及水蒸汽环境中工作时，仍能产生局部点腐蚀，晶间腐蚀等。

　　0Cr18Ni9Ti钢中加入Ti元素提高了该钢抗晶间腐蚀倾向。然而，对卤素元素例如氯、溴、碘等介质环境中工作时其化学稳定性仍较差。炉烟处理灰水装置中奥氏体不锈钢钢管产生的腐蚀泄漏主要原因是受到海水中氯离子的作用。造成不锈钢腐蚀*重要的原因是表面厚度小于10mm左右的氧化铬表面氧化膜的局部破坏。

　　局部浓差电池的表面沉积层生成以及溶入的卤化物能使防护性氧化膜破裂而造成阳极腐蚀；在不流动的溶液中，由于自动催化过程，腐蚀速率不断增加，并使腐蚀坑沿纵深方向不断地扩展至直穿透为止。

　　4结论与建议炉烟处理灰水装置管道泄漏且失效原因，主要是由腐蚀损伤（包括电化学均匀腐蚀及点腐蚀）引起的；同时灰颗粒和泥沙的磨蚀及冲刷效应更加快了腐蚀损伤速率，管道内腐蚀与冲刷磨蚀的交互作用使管道的使用寿命大大缩短，导致管道过早泄漏且失效。

　　建议采取相应的改进措施：（1）选择同时具有抗磨损耐腐蚀功能的复合管材，如高耐磨耐蚀三元复合管道；（2）停机时及时排除管道内水溶液，使管道保持干燥或者水溶液不断流动；（3）适当控制水溶液中的Cl离子、S、O等腐蚀介质的含量。