某公司机组水冷壁烟气腐蚀原因分析与建议
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水冷壁高温腐蚀原因分析及调整策略摘要:某电厂2号炉大修时发现两侧墙水冷壁发生了较为严重的高温腐蚀,最高腐蚀厚度接近1mm;炉膛的前后墙水冷壁也有轻微的高温腐蚀现象。
通过在被腐蚀区域喷涂耐腐蚀金属涂层如镍铬钛、镍铬合金等是减缓高温腐蚀的一种措施,但不能从根本上解决,而且价格较高。
入炉煤煤质下降、含硫量偏高和水冷壁贴壁处产生还原性气氛是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因。
为了找到避免水冷壁发生高温腐蚀,且保证锅炉稳定、高效燃烧的运行参数,特进行了燃烧调整试验,并结合历史煤质分析得出本厂高温腐蚀的最终原因,从而进行运行方式的调整,避免或减少2炉的高温腐蚀现象。
关键词:高温腐蚀还原性氧量燃烧调整Cause Analysis and adjustment strategy of high temperaturecorrosion of water wallCong Peiyong,Datang International Xilinhot Power Generation Co. , Ltd. , Xilinhot, 026200ABSTRACT: during the overhaul of No. 2 boiler in a power plant, serious high temperature corrosion was found in the water wall of the two side walls, with the maximum corrosion thickness approaching 1mm. Spraying anti-corrosion metal coating such as ni-cr-ti and ni-cr alloy in the corroded area is a measure to slow down the high temperature corrosion, but it can not be solved fundamentally and the price is high. The main reasons for the high temperature corrosion of the water wall are the decrease of coal quality, the high sulfur content and the reductive atmosphere at the wall. In order to find out the operation parameters that can avoid high temperature corrosion of water wall andensure stable and efficient combustion of boiler, the combustion adjustment test is carried out, and the ultimate cause of high temperature corrosion is obtained by analyzing the history of coal quality, thus the operation mode can be adjusted to avoid or reducethe high temperature corrosion of 2 furnaces.Keywords: High temperature corrosion, reducibility, oxygen content, combustion adjustment1、前言:工程概况:某电厂2号锅炉为超临界、变压运行直流锅炉,单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
水冷壁高温腐蚀的原因分析及预防措施我厂#2炉在本次B级检修中发现水冷壁存在高温腐蚀现象,高温腐蚀区域大约在D层燃烧器与层燃烧器之间,在这一区域水冷壁高温腐蚀后,壁厚明显减薄,最薄处仅有5mm, 因而强度降低,极易造成水冷壁爆管和泄漏,危及锅炉安全运行。
针对水冷壁高温腐蚀问题,生产部、调度部、运行分场进行了多次分析和探讨,认为我厂水冷壁高温腐蚀的原因大致有以下几个原因:1、我厂燃煤为山西贫煤,该煤种含硫及硫化物较多,高含硫量使煤在燃烧中产生较多的腐蚀性物质,直接导致水冷壁的高温腐蚀。
同时,由于近年来煤炭市场供求关系的转换,煤质难以得到保证,由于煤质较杂多变,运行中往往引起煤粉变相,着火点推迟,燃烧速度低等一系列问题。
2、我厂锅炉为亚临界锅炉,饱和水温约为360 ℃,水泠壁温度可达400℃,在该条件下管壁被氧化,使受热面外表形成一层Fe2O3和极细的灰粒污染层,在高温火焰的作用下,灰分中的碱土金属氧化物(Na2O、K2O)升华,靠扩散作用到达管壁并冷凝在壁面上,与周围烟气中的S O3化合生成硫酸盐。
管壁上的硫酸盐与飞灰中的Fe2O3及烟气中的S O3作用,生成复合硫酸盐,复合硫酸盐在550℃-710 ℃范围内呈液态,液态的复合硫酸盐对管壁有极强的腐蚀作用。
3、我厂入炉煤粉长期偏向,造成煤粉直接冲刷水冷壁,在水冷壁附近区域造成还原性气氧,导致高温腐蚀。
4、我厂为四角切圆燃烧锅炉。
当一、二次风射流喷出燃烧器后由于受到上游邻角气流的挤压作用及左右两侧不同补气条件的影响,使气流向背火侧水冷壁偏转,此时刚性较弱的一次风射流将比二次风偏转更大的角度,从而使一、二次风分离。
一、二次风的刚性相差越大,这种分离现象越明显。
由于部分一次风射流偏离了二次风,煤粉在缺氧状态下燃烧,在射流下游水冷壁附近形成局部还原性气氛,从而引发高温腐蚀。
我厂对水冷壁高温腐蚀问题十分重视,多次请教电研院专家并邀请来我厂进行考察分析指导,并于华北电力大学合作,针对水冷壁高温腐蚀问题进行了专题研究。
锅炉水冷壁管向火侧腐蚀原因及改进措施前言锅炉水冷壁管所处环境复杂,受到很多因素的影响,因此在使用过程中会出现不同的问题。
其中,锅炉水冷壁管向火侧腐蚀就是一个比较常见的问题。
本文将探讨该问题的原因及改进措施。
问题的表现锅炉水冷壁管向火侧腐蚀会导致管壁的腐蚀加剧,进而会引发管道泄漏甚至是爆炸事故。
在使用过程中,我们可以从以下方面来判断是否存在此类问题:•锅炉运行状态是否正常;•管道是否存在漏水情况;•管道表面是否有明显的腐蚀痕迹;•截面形状是否变形。
如果出现以上情况,则需要对锅炉进行检修。
问题的原因烟气中的酸性物质烟气中含有SO2、NOx等酸性物质,这些物质在管道内与水接触后,会形成酸性环境,从而加速水冷壁管向火侧的腐蚀。
水中的溶解氧水中存在的溶解氧也是造成管道腐蚀的重要因素。
氧气可以被高温下的金属表面吸附,在管道内形成氧化层,从而促进了管道向火侧的腐蚀。
水垢与腐蚀产物水中的杂质、硅酸盐、金属离子等物质都会在管道内沉积形成水垢。
这些水垢在高温下容易与金属表面反应,形成腐蚀产物,也会加速管道腐蚀。
改进措施燃料选择燃料的选择对锅炉内部环境的影响不可忽视。
建议使用低硫、低灰的燃料,从源头上降低含酸物质的排放量。
喷雾水的使用喷雾水可以降低烟气中酸性物质的浓度,从而减缓水冷壁管向火侧的腐蚀速度。
但应注意控制喷雾水的量,避免喷雾水对燃烧造成影响。
水垢清洗定期进行水垢清洗,可以有效地降低管道内的水垢含量,减少管道腐蚀的可能性。
在清洗过程中,应注意不要对管道造成过大的冲击,避免损伤管道。
金属涂层在锅炉内的高温环境下,金属涂层可以提高管道的耐腐蚀性。
可以选择耐高温的涂层物质,如铬、钼等,功效十分显著。
结语锅炉水冷壁管向火侧腐蚀虽然是一个比较常见的问题,但我们可以通过加强管理、降低硫分、喷雾水、水垢清洗以及金属涂层等多种措施来减少其发生的可能性,在使用过程中注意检查和维护,从而提高锅炉的使用寿命和安全性。
火力发电厂煤粉炉水冷壁管高温腐蚀原因与防控措施摘要:近年来受环保、燃料、电力能源结构调整等影响,火力发电厂不同种类、不同容量的锅炉,受煤质变化、配煤掺烧及燃烧方式等影响,水冷壁受热面的高温腐蚀现象越来越普遍。
由于水冷壁的高温腐蚀,造成管壁迎火侧壁厚减薄,导致检修中大面积换管、锅炉运行中泄漏停机等问题日益突出,本文针对某电厂自投产以来,锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行统计分析,并提出了相应的治理措施,对同类型锅炉节能降耗提供了一定的依据。
关键词:锅炉;水冷壁;高温腐蚀;防治措施0 引言燃煤电厂锅炉水冷壁作为电站锅炉的主要受热面,是锅炉内部能量转换的关键部分。
燃煤电厂为提高经济型、降低供电煤耗,发展趋势以高容量、高参数快速增长,温度和压力不断升高;受煤源市场的影响,配煤掺烧偏离设计煤种;受日趋严峻的环保政策要求排放标准越来越严格,低氮燃烧和空气分级燃烧方式势在必行;受电力能源结构的影响,深度调峰日趋频繁,均对燃煤电厂锅炉提出了严峻的挑战。
大容量、高参数锅炉水冷壁受煤质变化、低氮燃烧、频繁调峰等比例外界条件下,高温腐蚀成为目前亟待解决的问题。
1 设备概况某公司2×300MW锅炉为东方锅炉厂设计制造的亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型汽包炉,锅炉型号均为DG1025/17.4-Ⅱ12。
锅炉采用4套低速钢球磨煤机中间储仓式制粉系统,设计煤粉细度R90=8%。
磨煤机为西安电力机械厂制造的低速钢球磨煤机,型号为DTM350/700,共4台,转速为17.57r/min,单台制粉设计出力为35t/h。
每台磨配备一台中美合资-沈阳施道克电力设备有限公司生产的电子称重式给煤机,型号EG2490,出力范围5~60t/h。
2 相关改造及治理情况2.1 原设计情况燃烧器采用四角布置、切向燃烧、手动摆动式直流煤粉燃烧器,假想切圆直径为Φ790mm。
每角燃烧器共布置16层喷口,其中5层一次风喷口(最下层为微油点火煤粉燃烧器)、2层三次风喷口、2层顶二次风(OFA,即燃烬风)喷口、7层二次风喷口(其中3层布置有燃油装置)。
水冷壁高温腐蚀原因及对策张金奎(华电漯河发电有限公司,河南 漯河 462003)摘 要:针对大型电站锅炉的水冷壁高温腐蚀问题,以某电厂为例,通过测量燃烧器区的水冷壁近壁 CO 、CO 2、O 2 的成份,分析水冷壁高温腐蚀的原因,从而找到针对高温腐蚀的一些防治措施。
关键词:锅炉 水冷壁 高温腐蚀 一次风反切 侧边风 中图分类号:TK 224.9文献标识码:B文章编号:X (2014)01-058-04The Causes and Countermeasures of Water Wall High-temperature CorrosionZhang Jin-kui(Huadian L uohe Powe r Gene ration Co. Ltd ,L uohe 462603,China )Abstract :For large power plant boiler water wall high-temperature corrosion problems ,for example of a power plant ,through measuring the area of the water w all near the burner wall CO ,CO 2,O 2 ingredients , analysis of water-wall high-temperature corrosion reasons ,in order to find some of corrosion control measures for high temperatures.Key words :boiler ;wa ter wall ;high-tem pera ture corrosion ;a wind ta ngential ;side of the wind概述近年来, 1 有多台 300MW 级机组锅炉发生水冷 壁高温腐蚀,腐蚀位置一般在燃烧器射流的下游区 域,腐蚀速度约 1~3 mm/104h ,有个别锅炉水冷壁厚 度被腐蚀减薄至 1.5 毫米左右, 严重影响了锅炉机 组的安全运行。
锅炉水冷壁高温腐蚀和防止措施锅炉水冷壁高温腐蚀和防止措施随着工业的快速发展和能源需求的增加,锅炉作为最常用的热能装置之一,在现代生产和生活中扮演着至关重要的角色。
而锅炉内部的高温水冷壁作为一种保护设备,其完好性对于锅炉的正常运行至关重要。
然而,锅炉水冷壁在长时间高温和高压环境下容易遭受腐蚀,严重影响其性能和寿命。
为了避免这种情况的发生,锅炉水冷壁需要采取一系列的防腐措施。
一、锅炉水冷壁高温腐蚀类型1. 灰渣侵蚀:锅炉燃烧产生的灰渣中含有大量腐蚀性成分,灰渣与水冷壁表面发生物理化学反应,导致水冷壁金属表面被侵蚀,进而影响其结构和性能。
2. 燃烧产物腐蚀:燃烧产物中含有大量酸性气体,例如SOx、NOx等,这些气体与水冷壁金属表面发生反应,形成酸性物质,从而引发腐蚀。
3. 燃烧沉淀腐蚀:在锅炉燃烧过程中,会产生大量沉淀物质,这些沉淀物质中含有一定的腐蚀性成分,沉淀在水冷壁上可能引发腐蚀。
二、锅炉水冷壁高温腐蚀防止措施针对锅炉水冷壁高温腐蚀问题,我们可以采取一系列的防止措施来保护水冷壁,提高其使用寿命和性能。
1. 材料选择:选择耐高温和耐腐蚀的金属材料作为水冷壁的制作材料。
常用的金属材料有SA-213T12、SA-213T22、SA-335P22等。
这些材料具有良好的抗腐蚀性和耐高温性能,能够有效抵抗锅炉高温环境下的腐蚀。
2. 表面涂层:在水冷壁表面涂覆一层耐高温和耐腐蚀的涂层,如高温耐蚀涂料。
这种涂层可以有效隔离水冷壁与高温环境之间的接触,减少腐蚀的发生。
3. 清洗保护:定期对水冷壁进行清洗,将附着在水冷壁表面的灰渣和沉淀物清除干净,以减少腐蚀的可能性。
4. 碱浸保护:通过在水冷壁上进行碱浸处理,可以形成一层保护膜,阻止腐蚀性成分进一步侵蚀水冷壁。
5. 水质控制:控制锅炉的供水水质,尽量减少其中的腐蚀性成分,以减少对水冷壁的腐蚀。
6. 锅炉操作规范:合理的运行和操作锅炉,维持合适的温度和压力,以减少对水冷壁的腐蚀风险。
超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施超临界锅炉作为目前燃煤发电厂常见的一种锅炉,其水冷壁高温腐蚀问题一直是工程技术人员面临的难题之一。
针对这一问题,需要对超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因进行深入分析,并提出有效的改造措施,以保障锅炉的安全稳定运行。
一、高温腐蚀原因分析1. 微观组织和化学成分分析超临界锅炉水冷壁高温腐蚀通常是由于水冷壁材料内部微观组织和化学成分的不均匀性导致的。
通常情况下,水冷壁材料中的金属固溶体和非金属夹杂物成分不均匀,导致局部的晶粒细化或过粗,这就易于形成结构缺陷,诱发高温腐蚀。
2. 温度梯度和气流流速超临界锅炉工作条件下,水冷壁表面存在很大的温度梯度和气流流速梯度,这就容易造成水冷壁表面的非均匀受热和冷却,进而导致腐蚀的不均匀性。
3. 燃烧过程中燃料和灰渣的影响燃煤发电厂使用的煤质和燃料不同,燃烧过程中产生的灰渣成分和温度也会不同,这些都会对水冷壁的高温腐蚀造成影响。
燃料中的硫、钠等元素也会对水冷壁材料造成腐蚀作用。
二、改造措施1. 优化材料和工艺针对超临界锅炉水冷壁高温腐蚀问题,可以通过优化水冷壁材料和工艺,提高材料的抗氧化、抗腐蚀性能,降低微观组织和化学成分的不均匀性,以增强水冷壁的耐腐蚀性能。
2. 加强监测和维护建立完善的水冷壁高温腐蚀监测体系,通过定期的检测和维护,及时发现和解决水冷壁高温腐蚀问题,确保锅炉的安全运行。
3. 改善燃料燃烧技术4. 加强尾气净化设施通过加强烟气的脱硫、脱硝等净化工艺,减少烟气中有害物质对水冷壁的腐蚀作用,以降低水冷壁的高温腐蚀风险。
超临界锅炉水冷壁高温腐蚀问题是一个复杂的工程问题,需要从材料、工艺、燃料和运行管理等多个方面进行综合分析和改进。
只有通过不断的技术创新和管理改进,才能有效解决水冷壁高温腐蚀问题,确保超临界锅炉的安全稳定运行。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护随着全球经济的快速发展,能源需求也在不断增加。
火电厂作为重要的能源供应方式,其发电效率和运行安全性备受关注。
火电厂锅炉的水冷壁作为关键部件,常常会受到高温腐蚀的影响。
本文将从火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀的原因、影响及防护措施等方面展开讨论。
一、高温腐蚀的原因1.1 烟气中的颗粒物在火电厂锅炉的燃烧过程中,燃料中所含的灰分和硫分等元素会被燃烧,产生大量的灰渣和烟气。
这些烟气中的颗粒物会在水冷壁表面析出,形成厚度不等的灰渣层,从而影响水冷壁的传热效果,加剧水冷壁的高温腐蚀。
1.2 烟气中的腐蚀介质燃烧过程中产生的烟气中还含有大量的酸性物质,如SO2、SO3等。
这些酸性物质会与水蒸气和氧气反应,形成酸性溶液,对水冷壁表面进行腐蚀。
1.3 金属材料本身的特性水冷壁通常采用碳钢、合金钢等金属材料制成,这些金属材料在高温、高压、腐蚀环境下容易发生相变、金属腐蚀、氧化等现象,从而导致水冷壁的高温腐蚀。
2.1 降低传热效率高温腐蚀会导致水冷壁表面形成厚度不等的腐蚀产物层,这会影响水冷壁的传热效果,降低其对热量的吸收和传递能力,从而降低锅炉的整体热效率。
2.2 缩短使用寿命水冷壁是火电厂锅炉中的重要部件,其受到高温腐蚀的影响会导致其使用寿命缩短,从而增加了锅炉的维护成本和运行风险。
2.3 安全隐患水冷壁的高温腐蚀会导致其结构强度降低,从而增加了锅炉的安全隐患。
一旦发生水冷壁破裂或漏水等问题,将直接影响锅炉的安全运行。
三、高温腐蚀的防护措施3.1 选择合适的材料针对水冷壁的高温腐蚀问题,可以选择耐高温、耐腐蚀的特种合金材料,如不锈钢、耐磨铸铁等,用于制作水冷壁,以提高其抗腐蚀能力。
3.2 加强烟气净化火电厂可以通过提高燃烧效率、减少燃料中的灰分和硫分含量,加强烟气的脱硫、除尘等净化工艺,减少烟气中的颗粒物和腐蚀介质含量,从而降低水冷壁的高温腐蚀。
3.3 表面保护涂层可以对水冷壁表面进行特种涂层处理,如热喷涂、喷焊复合涂层等,形成一层具有较强的抗腐蚀性能和耐磨性能的保护层,提高水冷壁的抗腐蚀能力。
浅谈锅炉水冷壁高温腐蚀的形成因素及治理对策摘要:在电厂的实际生产中,随着机组的低碳化,大多数机组都会发生水冷壁的高温腐蚀,并因此而引起的爆炸事故。
以工作人员的实际经验为基础,展开了分析。
在这篇文章中,对水冷壁高温腐蚀现象的原理进行了简要的介绍,之后对水冷壁高温腐蚀的形成因素进行了详细的论述,并给出了一些行之有效的解决方法,期望在这篇论文的研究中,可以让电厂锅炉的运转效率得到更大的提高。
关键词:锅炉;水冷壁;高温腐蚀;形成因素;治理对策在锅炉运转的时候,假如碰到了高温烟雾的积聚,或者是其中包含了很多的腐蚀性物质,都会引起金属材质的腐蚀,从而造成了管壁的破损,这不仅会对锅炉系统的正常运转造成严重的影响,同时也会给电厂带来很大的经济损失,而且还会造成一些意外的事故。
因此,对锅炉进行防腐蚀处理有着非常实际的意义。
1 水冷壁高温腐蚀机理水冷壁是锅炉炉腔中最为关键的组成部分,其主要目的就是吸收炉内高温,同时也是锅炉内部进行热量转换的重要部件。
为了能够进一步提升企业运行效率,一般来说,水冷壁管道都会采用低合金钢,也能够在一定程度上提升锅炉系统的使用寿命,但是随着锅炉运行时间的不断推移,水冷避免很有可能会出现污垢,致使大量的腐蚀性物质和气体聚集,进而产生非常严重的水冷壁腐蚀现象。
此外,锅炉运行过程中使用的燃料中还包含部分硫化物质,空气传播过程中,会使一些煤粉进入到燃烧堂内,在水冷壁上进行燃烧实际操作过程中,其内部还可能会存在不同的流物质,而这些物质会通过分解氧化以后,在水冷壁壁面的位置氧气的浓度也会越来越低,进而出现了还原性气体。
如果其内部包含的还原性气体越来越多,一氧化碳硫化氢的浓度也会逐步增加,在这样的情况下,铁物质和铝物质之间就会出现相互反应,进而形成硫化铁。
在水冷壁的避免出现高温腐蚀现象,由于硫化铁的稳定性相对较差,在持续高温状态下很容易生成四氧化三铁,致使水冷壁表面的高温腐蚀现象越来越严峻。
2 锅炉水冷壁高温腐蚀形成因素2.1 燃煤方面火力发电厂在过炉时,所选煤的品质对其侵蚀也有很大的影响,若所选煤中含有大量的硫,则极易在燃烧时生成大量的硫化物,从而导致了水冷壁侵蚀。
超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施超临界锅炉是目前发电厂广泛使用的一种高效、清洁的发电设备。
水冷壁作为超临界锅炉的重要部件之一,主要作用是承受高温、高压下的热沉积和着火烟气的冲击,同时保护锅炉的正常运行。
然而,在长期的运行过程中,水冷壁会遭受高温腐蚀的侵蚀,从而影响锅炉的性能和寿命。
因此,本文就超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因的分析及改造措施进行探讨。
一、高温腐蚀的原因分析超临界锅炉水冷壁高温腐蚀主要是由于烟气中的硫、氯、氧等物质与壁面材料发生的化学反应引起的。
这些腐蚀物质会在高温下吸附到壁面上并形成化合物,导致壁面材料的脆化和剥落。
除此之外,水冷壁的设计和制造本身也会对高温腐蚀的发生和发展起到一定的影响。
具体来说,高温腐蚀的原因主要包括以下几个方面:1. 烟气中的硫化物和氯化物对水冷壁的腐蚀在超临界锅炉中,烟气中的氧化物也是导致水冷壁腐蚀的因素之一。
烟气中的氧化物可以直接与水冷壁的金属材料反应,同时也可以与硫化物和氯化物共同作用形成化合物,导致水冷壁腐蚀。
3. 水冷壁的设计和制造超临界锅炉水冷壁的设计和制造也会对高温腐蚀的发生和发展起到一定的影响。
如壁面材料的选择、壁面的结构设计、壁面的通水方式等,都会影响水冷壁的抗腐蚀能力。
二、改造措施针对超临界锅炉水冷壁高温腐蚀的问题,可以采取若干改造措施以提高水冷壁的抗腐蚀能力和使用寿命:1. 选用高抗腐蚀材料可选用高抗腐蚀材料如不锈钢、铬合金、镍合金等代替常规材料,以提高水冷壁的抗腐蚀能力。
2. 改善壁面结构设计可针对现有壁面结构进行优化设计,如改变水冷壁的结构尺寸、加强壁面的支撑等,以提高水冷壁的抗腐蚀性和耐久性。
3. 优化壁面通水方式通过优化壁面通水方式,如采用喷淋冷却方式、改变水冷壁的通水方向等,以提高水冷壁的自洁能力,减小腐蚀产物的积累。
4. 加强腐蚀监测和维护加强腐蚀监测和维护,如定期对水冷壁进行检测,提前发现问题并及时采取修补措施,以延长水冷壁的使用寿命。
锅炉水冷壁腐蚀的原因分析及预防措施【摘要】:对某热电厂300MW煤粉锅炉水冷壁腐蚀原因进行了分析,从煤质掺配、燃烧调整、设备治理等方面提出了预防措施,对避免或缓解受热面腐蚀具有指导意义。
【关键词】:水冷壁;高温腐蚀;预防措施;贴壁风1概述1.1设备概况某热电公司锅炉为HG-1025/17.5-YM36型亚临界压力一次中间再热自然循环汽包锅炉, 锅炉为单炉膛四角布置摆动式燃烧器、切向燃烧, 固态除渣、平衡通风,每台机组采用5台MP ZGM95N型中速磨煤机,正压冷一次风直吹式制粉系统。
1.2水冷壁腐蚀情况2020年3月3日,该公司2号锅炉水冷壁爆管停运。
经炉内检查发现,前墙右侧、后墙左侧及左右墙水冷壁存在严重的高温腐蚀现象。
为判断腐蚀速率,对2019年10月份新更换的后墙水冷壁管进行壁厚测量,发现在短短110天左右,新更换水冷管壁厚已由6.6mm减薄为5.4mm,产生了较高的腐蚀速率。
对其余管段进行壁厚测量,确认有约190余根腐蚀超标。
2高温腐蚀的机理煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般有以下几种形式:硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及由还原性气体引起的高温腐蚀。
2.1.1 硫酸盐型高温腐蚀该腐蚀主要有两种途径,一种是燃料灰渣中的碱金属硫酸盐(K、Na)2SO4与SO3共同作用产生腐蚀;另一种是碱金属焦硫酸熔盐腐蚀,由于该盐熔点低,在通常管壁温度下呈熔融状态,因此将与氧化铁保护膜反应形成速度更快的熔盐型腐蚀。
2.1.2 氯化物型高温腐蚀煤中存在一定量的 NaCl,其进入炉膛以后即迅速汽化,以气态的形式存在,它容易与 H2S、SO2、SO3等发生反应生成硫酸钠和 HCl。
氯化物型腐蚀主要是HCl作为一种破坏氧化膜的腐蚀性气体,起到加速其它类型腐蚀的作用。
2.1.3 硫化物型高温腐蚀硫化物型高温腐蚀是锅炉水冷壁高温腐蚀中较为常见的类型,引起硫化物型高温腐蚀的主要原因是腐蚀区域烟气中含有游离态硫以及烟气呈还原性,腐蚀产物主要是铁的氧化物和硫化物。
超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施超临界锅炉的水冷壁位于锅炉燃烧区域,其主要作用是吸收燃烧产生的高温烟气的热量,将水蒸汽加热为高温高压蒸汽,进一步提高锅炉的热效率。
高温高压蒸汽会对水冷壁材料产生腐蚀作用,严重影响锅炉的安全运行和寿命。
本文将就超临界锅炉水冷壁高温腐蚀的原因进行分析,并提出改造措施。
1. 烟气中的高温腐蚀物质:烟气中的硫、氧和氯等物质会与水冷壁材料形成酸性物质,从而引起腐蚀。
特别是硫酸和硫酸盐,其腐蚀性非常强。
2. 烟气的流动状态:烟气在水冷壁表面的流动速度和流动状态直接影响腐蚀的程度。
流速过慢会使高温的烟气停留在水冷壁表面,增加了腐蚀的可能性;而流速过快则会带走水冷壁表面的腐蚀产物,减轻腐蚀的程度。
3. 材料的选择和热处理:水冷壁材料的选择和热处理过程对抗高温腐蚀非常重要。
合适的材料应具有较高的抗高温腐蚀性、耐热强度和粘结强度。
1. 提高水冷壁材料的抗高温腐蚀性:选择适合超临界锅炉工作条件下的抗腐蚀材料,如Cr-Mo合金钢、不锈钢等,可以有效提高水冷壁的抗高温腐蚀能力。
2. 改善烟气的流动状态:通过优化锅炉的设计结构和烟气流动分布,使烟气在水冷壁表面的流速和流向均匀稳定,避免烟气的滞留和侵蚀。
3. 定期检测和清洗水冷壁表面:定期检测水冷壁表面的腐蚀情况,对于有腐蚀现象的部位及时清洗,并采取预防措施,如对水冷壁表面进行保护层覆盖等,以延长水冷壁的使用寿命。
4. 烟气脱硫和除尘措施:加装烟气脱硫和除尘设备,减少烟气中的硫和颗粒物含量,从根本上降低了烟气中对水冷壁的腐蚀作用。
超临界锅炉水冷壁的高温腐蚀问题是影响其安全运行和寿命的重要因素。
通过选择合适的材料、改善烟气流动状态、定期检测和清洗水冷壁表面以及加装烟气脱硫和除尘设备等措施,可以有效解决高温腐蚀问题,提高超临界锅炉的运行安全性和经济性。
超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施超临界锅炉水冷壁是一种在高温高压条件下工作的关键设备,其主要作用是将锅炉内的高温烟气和水进行换热,以保证锅炉的正常运行。
在长期运行中,超临界锅炉水冷壁常常会受到高温腐蚀的影响,导致壁面损坏,给锅炉工业生产带来一定的困扰。
对这一问题进行原因分析并采取相应的改造措施,就显得尤为重要。
高温烟气中的腐蚀性物质是导致水冷壁腐蚀的主要因素之一。
在超临界锅炉运行过程中,燃料燃烧产生的烟气中含有一定的硫、氯等腐蚀性物质,而这些物质在高温下容易与金属壁面发生反应,形成腐蚀产物。
这些腐蚀产物在壁面上形成一层薄而致密的腐蚀层,阻碍了壁面的热传导和良好的换热效果,进而导致水冷壁的高温腐蚀。
水冷壁的材质本身也与高温腐蚀有着密切的关系。
目前常用的水冷壁材料有碳钢、低合金钢和不锈钢等。
在高温和腐蚀性环境下,这些材料容易发生各种形式的腐蚀,如氧化腐蚀、硫化腐蚀、氯化腐蚀等。
特别是碳钢在高温和氧化性环境中容易发生表面氧化,并形成一层疏松的氧化皮,加速了水冷壁的高温腐蚀。
锅炉的燃烧状况和设计参数也会对水冷壁的高温腐蚀产生一定的影响。
燃烧不完全、烟气温度过高、过量空气等因素都会导致燃料中硫、氯等腐蚀性物质的增加,加剧了水冷壁的高温腐蚀。
设计参数如过热器出口温度、过热器出口压力和给水温度等也会直接影响到水冷壁的高温腐蚀程度。
针对超临界锅炉水冷壁高温腐蚀问题,可以采取以下几个改造措施来解决。
通过合理的燃烧措施来减少烟气中腐蚀性物质的含量。
可以通过优化燃烧系统、加强燃料预处理等措施,降低煤燃烧产生的硫、氯等有害物质的含量,从而减少了水冷壁的高温腐蚀。
改进水冷壁的材质选择,采用更抗腐蚀的材料来代替传统材料。
可以选择耐磨耐热的超合金材料,针对特殊腐蚀环境,如催化燃烧等,可以使用专用的耐腐蚀合金材料,以提高水冷壁的抗高温腐蚀性能。
加强水冷壁的维护和保养工作,及时清除壁面的腐蚀产物,保证壁面的平整和清洁,以提高热传导效率和延长水冷壁的使用寿命。
超超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析与防治发布时间:2022-12-07T08:09:39.284Z 来源:《中国电业与能源》2022年15期作者:叶斌[导读] 火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀普遍存在,严重影响安全生产。
叶斌苏晋塔山发电有限公司山西省大同市 037038摘要:火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀普遍存在,严重影响安全生产。
高温腐蚀是金属管壁在高温烟气环境下发生的腐蚀,会造成水冷壁管壁变薄,强度下降,容易发生爆管、泄漏等事故,进而导致机组发生非停,严重影响机组安全和经济运行,对整个电网的安全性和稳定性造成影响。
为降低氮氧化物的排放,许多火电厂不仅增加脱硝系统,还在锅炉燃烧系统配置方面采取措施,锅炉水冷壁腐蚀中对冲燃烧方式的锅炉水冷壁高温腐蚀现象比较严重,尤其超超临界、超临界机组对冲燃烧方式的锅炉燃烧器区域两侧水冷壁引发高温腐蚀的可能性较大。
为研究锅炉水冷壁高温腐蚀的主要影响因素,探索有效的治理方法,某电厂超超临界锅炉为例,利用检修检查燃烧器和水冷壁腐蚀情况,参考锅炉运行操作情况,通过分析水冷壁腐蚀的主要影响因素,制定相关治理方案。
关键词:锅炉;水冷壁;高温腐蚀随着超临界电站锅炉单机容量增大以及参数提高,水冷壁系统由于结构、参数和材料等特性的影响,其在设计、制造、安装、运行以及检验等技术上都较以往的中小容量、中低参数(亚临界以下)电站锅炉复杂。
与此同时,世界各国都越来越重视环保问题,目前超临界电站锅炉大都采用低氮氧化物燃烧技术,在水冷壁附近区域形成了还原性气氛,高温腐蚀引起的早期爆管开始在大容量超(超)临界机组电站锅炉水冷壁系统中频繁出现,极大地威胁着锅炉的安全运行。
一、腐蚀类型水冷壁管烟气侧高温腐蚀是指水冷壁管在高温烟气环境中所发生的锈蚀现象,即金属材料在高温下与环境气氛中的硫、氯等元素发生化学或电化学反应而导致的变质或破坏。
据有关统计,一般情况下, 高温腐蚀导致管壁减薄量约为 1~2mm/年,严重时可达 5~6mm/年,对安全运行形成严重隐患,一旦发生突发性爆管事故,不仅打乱正常发电计划,减少发电产值,而且额外增加检修费用,直接影响电厂经济效益,同时也会干扰地区电网的正常调度,造成较大的社会影响。
电厂锅炉水冷壁管出现内腐蚀缺陷的原因与对策发布时间:2021-01-27T02:10:25.840Z 来源:《中国电业》(发电)》2020年第24期作者:刘政韩春广景雅萍[导读] 本文以某电厂1000MW超超临界锅炉机组运行为研究对象,对出现大面积水冷壁向火面高温硫腐蚀现象,腐蚀严重位置引发了水冷壁爆管泄漏。
沂水沂清环保能源有限公司山东临沂 276400摘要:本文以某电厂1000MW超超临界锅炉机组运行为研究对象,对出现大面积水冷壁向火面高温硫腐蚀现象,腐蚀严重位置引发了水冷壁爆管泄漏。
为找出原因,排除问题隐患,保证锅炉长期安全稳定运行,对硫腐蚀原因进行分析,并提出相关预防措施。
仅供业内同行参考。
关键词:电厂锅炉;冷壁管;腐蚀缺陷1机理阐述本文的研究过程中,以某电厂的锅炉水冷壁管为研究对象,发现该该系统内还有两台锅炉,炉膛的周围由φ60×6.5毫米,节距为80毫米的管道组成,该区域内的所有管道材质为20G,炉膛的宽度为11.92米,深度为10.8米,高度为45米。
水冷管壁在高温火焰和烟气的辐射下,表面会逐渐形成一层较为疏松的氧化铁。
燃烧扰动的飞灰,逐渐依附在水冷壁壁面的氧化铁上,金属氧化物凝结在上述积灰中形成水冷壁第一层沾污层,再与烟气中的硫化物产生化学反应,便形成了的硫化铁类产物,具有较低的熔点,随着时间累积,受热面上灰层厚度增加,受热面吸收热量阻力热阻降低,换热效率下降,化合物形成的灰层表面温度升高,使形成的的硫酸盐类化合物熔化,产生更大的粘合力,更大量沾结烟气中飞灰,使热交换进一步恶性循环,而且此种化合物渣层比较疏松,烟气中的含硫气体在还原氛围中反应,化合物达到熔点后又放出SO2侵入水冷壁管材,产生含钠、钾和铁元素的化合物,在580℃左右便会溶化,再分解为硫酸盐类,反复深入管壁腐蚀。
长期反复作用下,最终导致水冷壁泄漏。
炉管表面出现缺陷的成因可能包括应力断裂、疲劳磨损、腐蚀以及质量控制失误等,而所有的失效形式,成因和表现特征不同。
批准审核编写(章)项目名称:丰鹤发电#1机组水冷壁烟气腐蚀原因分析和处理建议工作时间:2009年10月28日~11月2日项目负责:王卫军电力试验研究院:长鸣何俊峰丰鹤发电:厚礼摘要2009年10月,#1机组投运后首次大修检查中,电厂首次发现水冷壁严重腐蚀减薄。
电厂领导和化学等相关专业高度重视,立即联系通报情况,并于10月28日第一时间送样委托检查分析。
电力试验研究院受托采用目视、体视镜检查,电镜、能谱以及X射线衍射分析等方法,对送检管样腐蚀防护状态进行检查分析,提出了相应结论和建议。
工作中,电厂领导高度重视,有关专业大力协作支持,在此谨致意。
分析确认或认为:1)水冷壁受热面受到的是严重的高温还原性硫腐蚀,腐蚀产物为FeS,反应物的最初来源是煤中的硫化物。
2)实际燃烧气氛主要呈还原性,是形成腐蚀的主要气氛条件。
3)严重高温腐蚀与腐蚀层的高密度深入龟裂、分层结构和层状裂纹特点和层状剥落特性密切相关。
为此建议:1)将两台机组的燃烧均改为合适的连续氧化性气氛,当整体氧化性燃烧与低氮燃烧控制冲突时,可采取对腐蚀部位在附壁区形成局部富氧气氛的气氛控制改进设计,或进行表面喷涂防护;同时做好运行燃烧气氛监控。
2)注意煤质(含硫量、钡、钙含量)和烟气(氯化物、氟化物)分析监控,必要时掺烧活性钙化合物。
3)对两台机组均加强相应控制防止水冷壁管超温:(1)防止偏烧;(2)优化给水处理,降低水侧沉积率,防止水冷壁管超温。
5)金属和锅炉专业评估#1机组水冷壁管强度、寿命和换管的必要性。
继续加强检修中的化学、金属、锅炉检查监督,追踪检查分析。
目录1 引言 (1)2 样品简况和目视观察 (1)3 管样断面检查 (1)4 送检各样品的体视镜检查 (3)5 送检各样品的电镜、能谱检查 (4)6 典型样品的X射线衍射分析 (12)7 综合分析 (12)8 结论和建议 (14)1 引言丰鹤发电#1机组系600WM超临界直流炉机组,2007年9月28正式投运,至此次大修前,累计运行14760h,合20.2月。
2009年10月,机组投运后首次大修。
在检查中,电厂首次发现,水冷壁(材质T2)严重腐蚀减薄。
电厂领导和化学等相关专业高度重视,立即联系我院通报情况,并于10月28日第一时间送样,委托全面检查分析,电力试验研究院收到样品后,以最快速度完成检查分析。
2 样品简况和目视观察送检腐蚀水冷壁管样取自B层,高度位于B层燃烧器上1m;管样分别取自A墙(距前墙5m)和B墙(距前墙3m)。
管样外状全貌见图1。
图1 管样全貌同时还送有水冷壁向火侧正面的片状脱落物(照片见图2)以及鳍片相应部位的层状脱落物样品(照片见图3)。
图4分别是墙和B墙水冷壁管样的典型局部照片。
目视观察可见:1)向火侧表面有厚度为mm量级的腐蚀产物,颜色大部棕黄或棕褐;腐蚀产物层不规则开裂,至管壁外表面,同时与管壁外表面明显分层;层间结合力很差,取样时施力后极易片状剥落,电厂收集的片状剥落物典型照片见图3;2)腐蚀产物剥落后露出的新管壁外表面较为致密、完整,但有cm2量级较表浅(0.1-1mm)的起伏,主要呈常见不同价态铁氧化物的褐色或黑褐色、黑灰色,准确组成有待进一步分析;3)片状剥落物外壁有不规则疏松突起,系高温粘结和炉膛燃煤飞灰;4)片状剥落物层(靠水冷壁管表面)外状与腐蚀产物剥落后的管壁外表面很接近,同样较为致密,主要呈铁氧化物的褐色或黑褐色、黑灰色,准确组成待后续分析。
3 管样断面检查送检管样取样加工成试样,观察和测定横断面壁厚。
试样横断面照片见图5。
壁厚测定结果见表1。
其中测点1和测点2取自背火侧正中,测点3和测点4取自向火侧正中。
处理测定数据后可见,向火侧正中壁厚平均减薄2.2mm(占原始壁厚的29%),减薄速度为1.3mm/a,系相当快的速度。
图2 水冷壁向火侧正面片状脱落物图3 靠鳍片部位片状脱落物图4 A侧(上)和B(下)侧水冷壁的典型局部照片图5 水冷壁管横断面壁厚检查(左:A侧。
右:B侧。
)取样部位壁厚,mm减薄速度mm/a 背火侧正中向火侧正中平均减薄测点1 测点2 测点3 测点4A侧7.55 7.50 5.28 5.362.2 1.3注B侧7.45 7.48 5.18 5.26注:运行时间按20.2个月计。
4 送检各样品的体视镜检查准备送检(电镜、能谱、X射线衍射)的管样取自A侧和B侧水冷壁,并按要求进行了加工,其体视镜照片见图6,记为#1样品。
观察可见表面大致平整,呈黑褐色色和灰褐色。
A墙B墙图6 水冷壁原始表面体视镜观察照片(视野直径14mm)观察片状腐蚀产物,可见其层状(多层)结构和层状裂纹,鳍片部位因剥落相比水冷壁向火侧正面困难,层状尤其明显,照片见图7。
为进一步电镜、能谱、X射线衍射检查,取典型部位加工得到基本平整的断面样品,其照片见图8,记为#2样品。
图7 片状腐蚀产物断面观察照片(视野直径12mm)图8 片状腐蚀产物断面观察照片(视野直径12mm)电除尘阳极附着物送检样品照片见图8,记为#3样品。
是由极细的土黄色粉末聚成,为保持原结构,未作研磨。
图8 电除尘阳极附着物观察照片5 送检各样品的电镜、能谱检查5.1 水冷壁管样典型部位电镜、能谱检查图9是送检#1样品典型部位电镜照片。
可见表面分两种类型:1)第一类导电良好,整体较为致密,遍布龟裂;2)第二类系导电较差的颗粒物堆积。
图9 水冷壁管样典型部位电镜照片图9是龟裂部位的放大后的电镜照片和能谱分析取谱点,能谱分析结果见表1。
由能谱结果可见表面的主要特点:图9 龟裂部位电镜照片1)龟裂部位元素为材质组成Fe 、Cr和氧化、腐蚀成分O 、S,故可确定是基底材质的腐蚀产物;2)Cr/Fe比例高于材质组成;3)腐蚀产物物相暂时无法确定,但显然不足以全部形成FeS或硫酸盐,一定会有相当比例的氧化物共存;4)应予特别注意的是向下深入的龟裂纹和其密度,是形成层状腐蚀产物继而片状脱落的结构原因,也是腐蚀产物强度差受力易于沿片状脱落物厚度方向断裂的结构原因,图10是裂纹进一步放大后的电镜照片。
表2 龟裂部位能谱分析结果,wt%Spectrum O S Cr Fe Total Spectrum 1 23.88 3.18 2.55 70.39 100.00 Spectrum 2 31.48 2.70 2.03 63.80 100.00 Spectrum 3 6.62 1.87 1.84 89.68 100.00 Spectrum 4 25.41 3.00 1.65 69.95 100.00 Mean 21.85 2.69 2.01 73.45 100.00图10 裂纹部位和白色沉积物放大后的电镜照片表3是对图10中白色沉积物的能谱分析数据。
可确定:1)主要是管壁的氧化腐蚀产物;2)氧化程度更为充分彻底,导电性明显变差;3)有外来烟尘组成物污染。
表3 白色沉积物的能谱分析结果,wt%图11是导电较差的堆积颗粒物部位的电镜照片和能谱取样点,表4是其能谱分析数据。
由数据可见:1)管壁腐蚀产物占相当比例;2)很可能部分为硫化物;3)外来烟尘组成污染更加明显。
图11 导电较差的堆积颗粒物电镜照片和能谱分析取谱点表4 堆积颗粒物能谱分析结果,wt%Spectrum C O Al Si S Fe Zn Pb Total Spectrum7.79 24.34 3.86 4.62 17.46 35.34 6.59 100.001Spectrum13.15 24.11 49.46 4.85 8.44 100.002Spectrum24.57 21.21 45.82 8.40 100.0035.2 片状剥落物典型部位电镜、能谱检查图12是片状剥落物的断面电镜照片和能谱取样点。
图中剥落物顶部是腐蚀产物接触烟气的外层,底部是接触管壁的层。
表5是断面由外向的能谱分析线扫描数据。
分析能谱数据可以确定:1)腐蚀产物层是主要是材质金属的硫化物,主要是FeS,是典型的材质高温还原性硫腐蚀产物;2)整体平均看,腐蚀产物层中Cr/Fe比值低于材质标准;3)外部疏松部位是接触到运行烟气的表面,或原始表面裂纹,不是片状腐蚀层测试前加工中的新鲜断裂面;4)最底部组成中还有部分未受腐蚀的单质材质金属;5)腐蚀产物明显分层且有层状裂纹。
表5 片状剥落物的断面能谱分析结果,wt%图12 片状剥落物的断面电镜照片和能谱取样点在图13中,对片状剥落物断面左侧的疏松部分进行了电镜观察和能谱分析(数据见表6)。
局部放大照片见图14。
能谱分析数据和局部放大照片可以确认:1)左侧的疏松部分的金属球状物是割管取样时形成的熔融焊渣;2)由左侧的疏松部分元素组成,可见有明显的烟气粉尘污染物;3)可以确定,左侧的疏松部分是腐蚀产物表面特有的龟裂纹向材质基底方向延伸的自然原始裂纹表面。
表6 片状剥落物的断面能谱分析结果,wt%图13 片状剥落物的断面电镜照片和能谱取样点图14 片状剥落物的断面的局部放大电镜照片在电镜照片图15中,可以观察到:1)样品左侧随鳍片的弯曲,层状裂纹相应弯曲;2)图13分析证实的龟裂纹向材质基底延伸,直至达到靠近和平行于基底的层状裂纹,使烟气组成可以深入渗透其中并反应。
图15 片状剥落物断面左端电镜照片在电镜图16中,同样可以在样品右端观察到龟裂纹向材质基底延伸,直至达到接近和平行于基底的层状裂纹的情况。
图16 片状剥落物断面右端电镜照片在电镜照片图17中,经放大后,片状腐蚀产物的层状结构和裂纹更加清清晰。
图17 片状腐蚀产物的层状结构和裂纹5.3 电除尘阳极粉尘的电镜、能谱检查图18是电除尘阳极粉尘的电镜照片,可见大多为高温熔融的球状微粒。
图18是局部放大的电镜照片,表7是其组成的能谱分析数据,可见主要是硅铝酸盐。
比较其组成,可见与水冷壁表面的粉尘污染物组成有相当的区别,特别应予注意的一点是相对于水冷壁表面的粉尘污染物组成的硫元素含量和可能存在的,电除尘阳极粉尘中硫化物含量数量级减少。
图18 电除尘阳极粉尘的球状微粒结构Spectrum O Al Si S K Ca Ti Fe Total Spectrum 1 55.1515.4520.90.912.231.184.19100.00 Spectrum 2 51.5616.3421.451.481.242.715.23100.00 Spectrum 3 55.014.821.2 1.20.8 3.4 3.4100.024 1 3 2 7 2 0Min. 51.56 14.8420.90.00.822.230.03.426 典型样品的X射线衍射分析片状剥落物的X射线衍射谱见图19。
分析可见:主要物相为FeS,占绝对优势。
X射线衍射结果进一步确认,能谱分析的结论是正确的,腐蚀产物层主要是材质金属的硫化物,主要是FeS,是典型的材质高温还原性硫腐蚀产物。