燃煤/生物质混燃锅炉受热面灰沉积条件下的高温腐蚀特性与协同作用机制

本文创新性地建立了多组分协同腐蚀模拟系统，揭示了生物质（玉米秸秆）与燃煤混燃环境中12Cr1MoV耐热钢的高温腐蚀机制。研究通过腐蚀动力学分析、SEM-EDS/XRD显微表征和HSC Chemistry热力学模拟，首次量化了灰沉积（单/混合灰）与酸性气体（HCl/SO2）耦合作用下的极端腐蚀速率（42.60 mm/a），阐明Cl?诱导Cr2O3保护层破裂与硫化物扩散的协同路径，为混燃电站防腐材料设计提供理论依据。

　　

Highlight

本研究通过多组分协同腐蚀模拟系统，揭示了生物质（玉米秸秆）/燃煤混燃环境中12Cr1MoV耐热钢在灰沉积与酸性气体耦合作用下的高温腐蚀机制。

关键发现

1. 玉米秸秆灰比煤灰更具腐蚀性，混合灰通过低熔点共晶加速保护层失效，腐蚀速率达单一灰分的1.7倍；

2. HCl（500 ppm）环境下的腐蚀速率显著高于SO₂（500 ppm），证实Cl^?诱导的Cr₂O₃破裂是主导机制；

3. 混合灰与酸性气体（HCl/SO₂）协同作用产生42.60 mm/a的极端腐蚀速率，较单因素条件提升3-4倍，归因于灰孔隙中Cl^?富集与硫化物扩散的协同效应。

结论

本研究创新性地量化了灰-气多相耦合腐蚀的峰值速率，阐明了生物质混燃系统中“灰成分-气体组分-金属界面”的动态协同路径，为电站材料设计提供了关键理论支撑。