1、腐蚀过程与机理
腐蚀就是物质表面与周围介质发生化学或电化学作用而受到破坏的现象。腐蚀可由沉积物引起，也可由酸碱性有害气体引起，腐蚀程度视沉积物累积或有害气体的浓度决定。
秸秆燃烧过程中受热面上的沉积物若不及时清理，不但会降低燃烧设备的换热效率，也会对受热面造成严重的腐蚀。另外，一般认为当燃料中氯或硫的含量超过一定数值时，在燃烧过程中形成的有害酸性气体在低温下（酸露点）冷凝，形成的强酸液体就会腐蚀燃烧设备，并且在设备运行过程中产生结皮和堵塞现象。与木材等其他燃料相比，秸秆作物中的氯含量过高。根据试验测定，中国的玉米秸秆中氯的含量为0.5%～1%，燃烧过程中燃料释放出来的氯与烟气中的其他成分反应生成氯化物，然后与飞灰颗粒一起沉积在受热面上形成沉积物，其中的氯化物就与受热面上的铁发生化学反应，将管壁中的铁逐步转移到沉积物中，从而使管壁越来越薄，对管壁造成严重的腐蚀。在当前燃用生物质的锅炉中已经发现了受热面腐蚀的问题。
生物质成型颗粒燃料燃烧对设备造成的腐蚀通常分为四种情况：
秸秆颗粒机、
木屑颗�；�压制的生物质颗粒燃料如下所示：
(1)炉膛水冷壁高温腐蚀。主要由于生物质成型颗粒燃料中硫元素、氯元素的存在，以及燃烧过程缺氧气氛造成的。在缺氧气氛条件下，高温下的氧化铁会转化为亚铁(FeS、Fe0等)形式，熔点降低；同时，H
2S、HC1及游离的S容易破坏金属表面原有的氧化层，而导致水冷壁发生腐蚀。
(2)高温对流受热面的腐蚀。主要由于碱金属形成的盐类在受热面沉积造成腐蚀。碱金属离子在730℃左右就会凝结，然后与烟气中有害气体（S0
2、S0
3、HC1等）形成低熔化合物或共晶体——复合硫酸盐及盐酸盐，在高温时黏结在受热面土并被烧结沉积，在590℃左右具有较强腐蚀性，造成过热器及再热器管道腐蚀，研究发现，沉积造成的腐蚀在550～730℃时比较严重。
(3)低温受热面腐蚀（低温腐蚀）。主要由于受热面壁温低于烟气中酸露点时，酸性气体形成酸雾冷凝在受热面形成腐蚀。根据酸性气体的多少及酸露点的高低影响腐蚀程度不一样，一般300℃以下低温腐蚀就会发生，主要由酸雾形成的硫酸及盐酸对金属产生腐蚀。
(4)高温氧化腐蚀。烟气或者管内蒸汽的温度超过金属的氧化温度时，金属氧化层被高温破坏，造成高温氧化腐蚀。
根据腐蚀机理可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是铁离子通过化学反应被逐步转移到沉积物当中。受热面原来致密的Fe2O3结构�；つぴ獾狡苹�，一部分变成不稳定的亚铁离子存在于表面沉积物当中。随着时间的延长，沉积物越来越多，腐蚀程度不断加剧，越来越多的铁离子被转移到沉积物中，受热面逐渐变薄，直至出现漏洞。
试验证实，受热面上脱落的沉积块主要由三部分组成，一是表面没有沉积的受热面，其主要成分是铁，其次是氧；二是沉积的中心部分，氯、钾及钠含量最高。在沉积物中，铁的含量由中心向外是逐渐增加的。表7.8列出了沉积块上不同部位的元素分析结果，
电化学腐蚀在沉积腐蚀受热面的过程中扮演着重要角色。腐蚀面位于氧化层和管壁之间，主要是FeCl。扮演腐蚀作用。根据分析，腐蚀层中的FeCl。不是沉积与氧化层反应形成的，而是沉积中的氯化物穿过氧化层与管壁中的铁反应的产物。沉积层中的氯化物与管壁中的铁反应，不断地生成FeCl3，随后FeCl3被氧化，Cl2又被还原出来再次与铁反应，增加了FeCl3浓度。同时，沉积层中的硫酸盐与腐蚀层中的FeCl3反应生成FeS，更多的管壁材料中的铁被反应丢失，加剧了腐蚀程度。
一台生物质锅炉过热器受热面金属在燃烧生物质不到一年时间内被腐蚀的实物照片，因为腐蚀严重，过热器管道已经开始漏水，不得不停炉并卸下此过热器，更换新的过热器。
2、降低腐蚀的方法和措施
产生腐蚀的最主要根源是沉积形成的，因此从理论上分析，降低腐蚀首先要减少OL积，其方法措施已在本章前节做了叙述。其次是对原料进行预处理，减少碱金属及(：1的含量。最后是通过工艺和设计措施降低沉积形成，减少沉积造成的腐蚀程度，本节将对这几个内容作简要叙述。
(1)水洗法脱除碱金属和氯。水洗法脱除秸秆中碱金属和氯，是一种预防沉积腐蚀非常有效的预处理方式。在秸秆成型颗粒燃料成型之前对秸秆进行处理，除去秸秆中所含的碱金属和氯，是减少秸秆成型颗粒燃料燃烧过程中在受热面上腐蚀的一种有效方法。一般采用水洗或自然放置一段时间便可减少碱金属和氯元素的含量。
对秸秆水洗实验发现，用水萃取可以除去80%的钾和钠以及90%的氯。采用预先热解的办法将生物质燃料制成焦炭，然后再对焦炭进行水洗，发现焦炭中71%的钾、72%的氯和98%的钠可以在80℃左右的热水中被洗掉，但采用这种方法处理后还需进行干燥，成本较高。试验测得，收获粮食后，作物茎秆在田间经受过雨淋后，其碱金属和氯的含量会减少70%以上。
值得一提的是，随着木质纤维素爆破等预处理技术的突破，生物质综合利用技术有了较快的发展。生物质预处理过程中，绝大部分碱金属及有腐蚀作用的氯元素等得到了脱除，也为生物质成型颗粒燃料直燃技术防腐蚀提供了极好的条件。例如，秸秆沼气化工程与纤维素乙醇技术预处理及发酵过程使用了大量的水洗处理，绝大部分碱金属和氯元素被洗出，发酵后剩余的木质素可以用来生产颗粒燃料，可以广泛用于生物质锅炉，其性能优于纯木质颗粒燃料，使结渣、沉积与腐蚀的危害性大大降低。
(2)自然预处理法脱除碱金属和氯。这是降低秸秆中碱金属和氯的另外一种预处理方式。将收获的秸秆在大自然中自然露天放置，使氯及碱金属等流失，这种方法的指标是垂萎度，即存放时间与氯和碱金属的关联度，用%表示，垂萎度越低，碱金属和氯含量越低，越不易于产生腐蚀。
露天放置及水洗两种条件下，新收获的玉米秸秆中的碱金属及氯含量的变化情况。其中表中露天放置的样品是每隔10天取一次样。
露天放置时，新收获的玉米秸秆中的碱金属及氯含量随时间的变化而降低，但由于秸秆表面具有光滑的角质层，碱金属及氯随时间变化的速度较慢；当将玉米秸秆粉碎后再露天放置一年后，秸秆中的碱金属及氯随时间大量流失，分别降为0. 432，0.214，0.562。
水洗后，秸秆中的碱金属及氯的含量更低，因此，如果先将秸秆粉碎后进行水洗，然后露天放置进行自然干燥，最后入库存放，不但能减少其中的碱金属及氯的含量，降低秸秆燃烧在受热面上形成的沉积物及腐蚀，同时也降低了水洗后的干燥成本。但是这种方法也存在耗水量过大、干燥时间太长等问题。
(3)通过结构与机理控制沉积及腐蚀产生。根据秸秆类生物质燃烧特性，合理设计生物质燃烧设备，主要通过结构设计：分段供风、分室燃烧以控制燃烧温度，不给沉积提供合适的温度及环境气氛。
一款双层炉排生物质成型颗粒燃料锅炉结构简图，这是一种典型的生物质成型颗粒燃料燃烧设备的设计思路，充分结合生物质成型颗粒燃料的特点，集中采用了分段供风、分室燃烧的结构，而且采用双层炉排结构，低温裂解与高温燃烧分开进行，炉排进行低温裂解避免炉排结渣，可燃气在后部燃烧室高温燃烧提高效率；可燃物折返多流程燃烧，可保证较大灰粒以及提早沉降，减轻换热面沉积与腐蚀的程度。
运行过程可以描述如下：生物质成型颗粒燃料经上炉门加在上炉排上，点火后，引风机由此吸人空气与燃料混合部分开始燃烧，此时属于低温热解区（低于500℃，沉积腐蚀程度低）；同时热解产生大量可燃挥发气体透过燃料层、低温热解层被引风机吸入燃烧室遇二次空气进行高温燃烧，多余可燃气经燃尽室再次燃烧（可燃气高温燃烧超过900℃，碱金属离子730℃凝结，因此没有碱金属沉积附着于受热面）。尤为关键的是，双层炉排的结构设计保证了在燃烧过程中较大的灰粒经过二次燃烧室及燃尽室进行两次沉降，剩余的小颗粒落入后部换热面沉积下来的可能性减少，因此沉积腐蚀减轻。
试验结果表明，通过双层炉排分燃烧室的结构设计，多段供风控制燃烧温度，多次沉降灰粒等过程，破坏沉积形成的气氛，能够达到减轻腐蚀程度的效果。
除以上介绍的锅炉燃烧过程发生的沉积腐蚀之外，空气预热器的低温腐蚀也常常影响燃烧设备正常运行，因此，需要采取必要的措施防止或减轻低温腐蚀程度。
对于减轻低温腐蚀，主要采用以下几种措施：一是提高空气预热器受热面的壁温，实践中常采用提高空气人口温度的方法来提高空气预热器受热面壁温；二是冷段受热面采用耐腐蚀材料，使用耐腐蚀的金属材料可以减缓腐蚀进程与程度，同时也会增加设备造价，需要根据要求进行设计使用；三是采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂，一般采用石灰石添加剂以降低烟气中S03和HC1等浓度；四是降低过量空气系数和减少漏风，避免S03产生，减轻腐蚀。
利用混烧等降低沉积量或利用吹灰等机械方法清除沉积，也可以减少沉积对受热面的腐蚀，具体方法与措施与7.2.4 -节所述相同，这里不再赘述。
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