济南某公司生产的YG-130/9.2一T型锅炉主要燃料为棉花秸秆，并掺烧木片、树皮等农林废弃物。过热器分为四级，一、二级过热器布置在第3烟道中，三级过热器布置在炉膛上方，四级过热器布置在第2烟道中。三、四级过热器材料为SA213TP347H不锈钢，规格为∮33.7 mmX5.6 mm。该锅炉在投运不足15个月后，四级过热器发现泄漏，停炉检查发现四级过热器存在严重的腐蚀（见图1），三级过热器在水压检验时也出现泄漏，而其他电厂运行的同样型号的锅炉却没有出现这种情况。本文主要对这一腐蚀情况进行分析。
1、锅炉运行基本情况
1.1基本参数
该锅炉采用丹麦BWE公司先进的生物燃料燃烧技术，为130 t／h振动炉排高温高压蒸汽锅炉，基本参数见表1。设计燃料是棉花秸秆，可掺烧碎木片、树枝等，燃料分析见表2。
1.2运行记录检查
为了解运行过程中运行参数对腐蚀的影响，对1年来的运行记录进行检查，结果显示，锅炉存在普遍超温和频繁启停现象。
1.2.1运行超温记录
2007年9月6日-2008年4月20日，总的超温次数为168次，持续超温时间为800. 10min。其中2007年9月6日-12月31日的超温次数为26次，持续超温时间为97. 55 min；2008年1月1日-4月20日的超温次数为142次，持续超温时间为702. 55 min。三级过热器超温52次，累计超温时间为173.2 min．最高温度为584℃，持续超温的最长时间为17 min(最高温度为557℃)。四级过热器超温116次，累计超温时间为626.9 min，最高温度为572℃，持续超温的最长时间为26.4 min(最高温度为550℃)。
1.2.2启停次数记录
自2007年2月-2008年4月共计14个月内启停33次。
1.3水处理记录
水处理记录显示，水质符合运行要求，排除了运行过程中水质不合格引起的应力腐蚀。
2、管材的理化分析
2.1管材的化学成分分析
对三、四级过热器管子取样进行化学成分分折，结果符合ASME标准TP347H的要求，管材不存在材质错用和不合格现象。
2.2管材的室温力学分析
对管子取样进行室温拉伸性能试验，试验结果符合ASME标准的要求。
2.3管材的金相分析
对轻度腐蚀管子和重度腐蚀的管子进行金相试验（采用草酸电解腐蚀）。轻度腐蚀管子距外壁1 mm处的金相组织正常，晶间未见明显的析出物（见图2）。重度腐蚀的管子与轻度腐蚀的管子内壁金相组织相同，基体组织为奥氏体。轻度腐蚀的管子内壁金相组织（见图3）有晶界氧化现象，并伴有晶间裂纹，晶界、晶内有大量碳化物（粒状物），这与高温蒸汽氧化有关。图4为轻度腐蚀的管子外壁金相组织，晶界处有大量的析出物，并伴有晶问裂纹，晶间氧化物不明显。这是由于虽然温度较高，晶间大量碳化物析出，但没有造成深度的氧化。带裂纹管段为四级过热器炉后起第5根管，高度位于炉膛烟窗附近。裂纹对侧管外壁金相组织（见图5）中最外层晶界已完全被氧化，晶界充填着氧化物。向里有颜色较深的一层，这一层碳化物品界析出较多，晶界敏化程度大。图6为裂纹对侧管壁中心区域的金相组织，碳化物大量析出，这种组织易受腐蚀，是由于温度过高引起碳化物快速析出所致。
2.4电子探针分析
电子探针微区线分析表明，晶界部位析出铬的化合物，析出物富Cr贫Fe、Ni，同时发现晶界附近含Cl。
3、管外垢样分析
外观观察腐蚀产物及管外垢分为内外两层，内层呈暗红色氧化铁的颜色，外层多为土黄色，少量呈深绿色，内层与外层问有白色结晶物。内层也是分层结构，层间有裂隙，裂隙间有H色结晶物。
3.1管外绿色垢样能谱分析
取管外绿色灰垢进行电子能谱分析（只分析相对原子质量大于钠的元素），分析结果见表3。通过对绿色垢样的分析可知，该样品中含有大量的S、Na、K。这些碱金属硫化物与其他氧化物（如Si的氧化物）的混合物，不仅熔点低，还会造成高温硫腐蚀。在566～732℃时该混合物会对不锈钢管壁腐蚀；和氯共同作用，腐蚀更强烈。
3.2管外白色垢样能谱分析
取管外白色结晶垢样进行电子能谱分析（只分析相对原子质量大于钠的元素），分析结果见表4。通过白色垢样的能谱分析可以看出，垢样含有大量钾的氯化物。这种物质混在Ca、Mg、Al、Si等氧化物（仪器不能测氧量）的混合物中，不仅降低混合物的熔点，而且会产生强烈的腐蚀气体( C12、HCl)，腐蚀管材外壁。
3.3管外垢及氧化皮混合物原子吸收分析
通过对重度腐蚀的管外氧化皮、轻度腐蚀管段管外氧化皮、带绿色垢的管外氧化皮进行原子吸收氧化物分析（所有物质都以氧化物形式给出）。试验标准采用《US EPA方法200.7修正版5,0电感耦合等离子体发射光谱法分析水、同体和生物体中的微量元素》。从分析结果可以看出，管外氧化皮除了正常的铁的氧化物及硅的氧化物外，含有大量的Na、K和S（受仪器限制氯元素不能分析）。这些有害元素与管外氧化膜反应，使氧化膜失去保护作用，然后进一步腐蚀管子外壁。
3.4白色结晶混合物熔融试验分析
在加热炉中对i级过热器管壁取样的白色晶体进行熔融试验，以确定它的变形温度和熔融温度。试验在箱式电阻炉中进行。将白色结晶物置于坩锅内放人炉中加热，到600℃保温2min．样品未见变形；加热到650℃保温2 min，样品变形明显；加热到700℃保温2 min．样品完全熔化，呈土黄色的液状。碱金属的氯化物和土混合后，熔点有可能降低。为此将白色晶体以及其与外层黄色灰按照不同掺配比例(20%、50%和80%)进行了熔融试验，结果表明，掺入黄色灰对其变形和熔化温度基本没有影响，纯白色晶体和掺入黄色灰的试样均在720℃发生熔化。从试验结果看，混合物的熔点低于±的熔点(1 110℃)，也低于氯化钾的熔点（见表5）。当白色结晶混合物温度达到650℃开始变形，在700℃以上达到熔融状态，对不锈钢管子形成强烈的腐蚀。
3.5 X射线衍射分析
分析表明，垢物主要成分为KCI，垢物下腐蚀物X射线衍射分析主要成分为Fez 03、Fe3 04、FeNi和NiCrz04。
4、农田土样及棉花秸秆灰熔点分析
农田土样灰熔点试验和棉花秸秆灰的熔点试验结果见表6。土和棉花秸秆灰的熔点虽然远低于煤粉灰的熔点（约1 350℃），但高于三、四级过热器位置的设计烟温(688～967℃)。
5、燃料棉花秸秆灰成分分析
将燃料棉花秸秆进行灰分成分分析，结果见表7。灰分中so，的含量说明在锅炉燃烧过程中，烟气中混有含硫的腐蚀介质，这也说明深绿色管外垢层中大量硫化物的来源。S03会吸水变成硫酸，可以与不锈钢氧化膜中的铁、铬氧化物发生反应。但从现场管材腐蚀情况看，腐蚀集中在高温区段，说明这种低温反应并不明显。
6、结构分析
6.1对三级过热器分析
三级过热器位于炉膛上部，主要为辐射换热和对流换热，共有18组管排，每组管排有21根管，分为3个蒸汽加热流程（逆流、顺流、逆流），每个流程并行有7根管。腐蚀严重的管束主要集中在内7根。内7根管子为三级过热器出口，是3个蒸汽加热流程中最后一个流程，介质温度最高。三级过热器运行温度见表8。由表8看出级过热器进、出口温度差别大，加热流程长，出口温度高，在剧烈燃烧时很容易造成管束局部超温。腐蚀的位置与管束温度高温段相吻合，这说明温度高是腐蚀的原因之一。
6.2对四级过热器分析
四级过热器为末级过热器，位于三级过热器后部．共有18组管排，每排有18根“U”型管。蒸汽加热分为两个流程（顺流、逆流），每个流程并行有9根“U”型管，中间9根“U”型管为最后流程，蒸汽温度最高。烟气从炉膛烟窗转入四级过热器所在的第2烟道中。烟温低于三级过热器，进、出口差别大（见表8）。炉膛烟气通过烟窗进入四级过热器，烟窗位置的烟温最高。在烟窗位置的四级过热器管柬壁温也最高，腐蚀也最严重，再次说明管壁温度高是造成腐蚀的原因之一。
7 结 语
燃生物质燃料锅炉过热器管表面腐蚀与燃料的组成和管壁温度等条件有关。壁温过高引起金属中碳化物的快速析出，造成腐蚀的条件；燃料中，及碱性金属（如K、Na）氯化物会使发生腐蚀的温度更低，腐蚀更为严重。腐蚀从表面开始，由于氧化层的脱落会沿晶界向内部扩展，最后引起管材的开裂泄漏。
管壁上的积灰、结垢会使壁温增高，并使碱金属氯化物和硫化物汇聚浓缩，形成新的更严重的腐蚀。
改善燃烧状态，降低管子内、外壁温差；加强吹灰，减少灰分在过热器管子表面的粘结；加强燃烧调整，减少汽温超温现象和减少减温水用量，降低不完全燃烧损失等均可降低腐蚀的程度。另外还必须加强对过热器壁温的监督。
