锅炉高温腐蚀及防止措施
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54锅炉结焦、腐蚀和磨损的原因、危害和预防张弘权 韩长龙|国家能源集团吉林龙华长春热电一厂摘要:锅炉的结焦、腐蚀、和磨损对锅炉设备的安全与稳定运行有着极其严重的危害,它们形成的原因很多,必须根据其形成原因进行预防,以减少对锅炉设备的危害,保证发电机组的安全与稳定运行。
关键词:锅炉;结焦;腐蚀;磨损1 锅炉结焦所有固体燃料都有一定的灰分。
燃煤灰分的熔点有高有低,熔点较低的煤容易结焦。
对于煤粉锅炉来说,火焰中心的区域温度很高,灰粒一般呈现融化或软化状态。
当采用固态排渣方式,如果灰粒在接触路墙、水冷壁、炉膛出口受热面和落入冷灰斗之前没有充分冷却,就会粘附在这些地方而形成灰渣,从而使成渣地区或受热面的温度升高。
由此形成了一个自然加剧的恶性循环结焦过程。
形成锅炉结焦的原因很多,大致有以下几个方面:1.1 灰的性质灰的熔点越高,则越不容易结焦;反之,熔点越低,越容易结焦。
灰的组成很复杂。
灰的熔点与灰的化学成分及周围的介质有关,灰的化学成分及其成分的含量比列决定灰熔点的高低,灰的熔点比其混合物中最低熔点还要低。
1.2 周围介质成分对结焦的影响燃烧过程中,由于供风不足或燃料与空气的混合不良,使使燃烧达不到完全燃烧,未完全燃烧将产生还原性气体,灰的熔点就会大大降低。
1.3 运行操作不当由于燃烧调整不当,使炉膛火焰发生偏斜或一、二次风配合不合理,一次风速过高,煤粒没有完全燃烧而在高温软化状态下粘附在受热面上继续燃烧,而形成了恶性循环。
1.4 炉膛容积热负荷过大由于炉膛设计不合理,或锅炉不适当的超出力,而造成炉膛容积热负荷过大,使炉膛温度过高,灰粒到达水冷壁壁面和炉膛出口时还不能得到足够的冷却,从而造成结焦。
1.5 吹灰、除焦不及时当炉膛受热面积灰、结焦过多,清理不及时都会造成受热面壁温升高,从而使受热面产生严重结焦。
结焦会对锅炉产生如下的危害:A.结焦会引起汽温偏高。
在炉膛大面积结焦时,会使炉膛吸热量大大减少,炉膛出口烟气温度偏高,使过热器传热强化,造成过热汽温偏高,并使过热器管壁超温。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护摘要:电力能源在社会生产以及人们日常生活中扮演着重要角色。
近些年,随着社会发展步伐的进一步加快,社会对电力需求量也在快速增长,这大大地增加电力工业的生产负荷。
因此,火电厂锅炉容量也相应增加以满足生产需求。
而锅炉水冷壁高温腐蚀是当前许多火电厂需要面对的一个常见问题,影响了火电厂的安全生产。
所以,对水冷壁高温腐蚀进行研究,并找出有效的防护策略具有重要意义。
关键词:火电厂;锅炉;水冷壁;高温腐蚀1水冷壁高温腐蚀的危害1.1容易发生突发性爆管事故锅炉燃烧过程中,煤炭燃烧时产生的大量灰分会撞击水冷壁管,切削了其管表面,降低了管的厚度与强度,一旦受高温作用,水冷壁存在较高的突发性爆管风险,严重减低火电厂电力生产的安全性。
此外,如果发生爆管事故,必然锅炉要停止运行进行抢修,这样还会增加火电厂的生产成本,对火电厂的生产进度造成不利影响。
1.2使管壁变薄相关研究表明,由于腐蚀与磨损,锅炉水冷壁管厚度减少1mm/年左右,而腐蚀严重的部位,锅炉水冷壁管厚度减少量甚至达到6mm/年左右,这都会影响锅炉的安全运行,为火电厂生产埋下安全隐患。
2水冷壁高温腐蚀的机理和条件在大型燃煤锅炉中,高温腐蚀的类型根据产生原因主要分为硫酸盐型、氯化物型和硫化物型三种。
其中高温受热面以硫酸盐型为主,燃烧器附近高温区域以氯化物型为主;其它部位水冷壁管以硫化物型为主。
通常情况下,水冷壁高温腐蚀是这三种类型腐蚀交叉复合共同作用的结果。
水冷壁高温腐蚀的机理是锅炉运行时管壁外表面首先发生氧化,并形成Fe2O3,过程如下:2Fe+O2=2FeO4FeO+O2=2Fe2O3或4Fe+3O2=2Fe2O3当飞灰和烟气中含有如硫化物、氯化物等腐蚀性成分时,发生以下化学反应: Fe2O3+3[SO3]=Fe2(SO4)3Fe2O3+[CO]=2MO+CO2Fe+[S]=FeSFe+2[Cl]=FeCl2可见腐蚀过程主要与飞灰和烟气中的硫酸盐、硫化物、氯化物和还原性气氛有关。
给水系统金属的腐蚀及其防止锅炉给水系统是指给水和给水的主要组成部分,如汽轮机凝结水、加热器疏水的输送管道和加热设备,其中包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、省煤器和疏水箱等。
在给水系统中流动的水,一般是比较纯洁的,在这里通常不会因盐类从水中析出而在管壁上形成沉淀物,可能发生的故障时金属的腐蚀。
给水系统中各种设备和管道大都是由碳钢制成的,只有加热器中用来传热的管件通常是由黄铜制成。
给水系统的腐蚀,会影响锅炉及热力系统的安全和经济运行。
第一节金属的电化学腐蚀金属表面和其周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象称为腐蚀。
金属腐蚀,按其本质的不同可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两类。
在电化学腐蚀过程中有电流产生,金属处于潮湿的地方或遇到水时,特别容易发生这一类腐蚀;在化学腐蚀过程中没有电流产生。
在给水系统中发生的腐蚀都属于电化学腐蚀。
一、电化学腐蚀概论1、电极电位金属具有独特的结构型式,它的晶格可以看成是由许多整齐地排列着的金属正离子和在各正离子之间游动着的电子组成。
假如把一种金属进入水溶液中,则在水分子的作用下它的正离子会和水分子形成水化离子,从而转入溶液中,并且有等量的电子留在金属表面。
这样,在金属表面和此表面相接的溶液之间形成了双电层,所以有电位差,这种电位差称为该金属在此溶液中的电极电位。
2、原电池和腐蚀电池如前所述,当金属在溶液中形成双电层后,就会阻止金属的接续溶解,当如将金属上的电子引出,则金属的溶解过程又将继续进行。
这是一种化学能转变为电能的过程,这样的装置称为原电池。
金属发生电化学腐蚀的过程正和原电池中发生的反应一样。
当某种金属和水溶液相接触时,由于金属的组织以及和金属表面相接触的介质不可能是完全均匀的,因此在金属的某两个部分会形成不同的电极电位,所以也会组成原电池。
这种原电池是使金属发生电化学腐蚀的根源,称为腐蚀电池。
3、阳极和阴极从上面所讲述腐蚀电池的原理可知,在其两个电极中只有一个电极上的金属遭到腐蚀,这个电极称为此电极的阳极。
锅炉高温腐蚀及防止措施示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月锅炉高温腐蚀及防止措施示范文本使用指引:此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。
锅炉的高温腐蚀主要发生在燃用高硫煤的锅炉水冷壁管和过热器管束上。
锅炉运行时在烟温大于700℃的区域内,在高温高压条件下受热面与含有高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触,极易发生高温腐蚀。
高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自由的硫原子,产生腐蚀。
通常高压锅炉水冷壁管向火侧的正面腐蚀最快,减薄得最多,若发生爆管都在管子的正面爆开,管子的侧面减薄得较少,而管子背火侧几乎不减薄,这种腐蚀给锅炉水冷壁管造成很大威胁,严重时,往往几个月就得更换部分管段,给锅炉的安全经济运行带来很大危害。
而锅炉过热器管的高温腐蚀主要是由于液态的灰黏结在过热器管壁上而引起腐蚀。
1 高温腐蚀的主要原因1.1 燃烧不良和火焰冲刷持续燃烧不良和脉动火焰冲击炉墙时,导致燃烧不完全,在燃烧器区域附近的火焰中心处,当未燃尽的焰流冲刷水冷壁管时,由于煤粉具有一定的棱角,煤粉对管壁有很大的磨损作用,这种磨损将加速水冷壁保护层的破坏,在管壁的外露区段,磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜,烟气介质便急剧地与纯金属发生反应,这种腐蚀和磨损相结合的过程,大大加剧了金属管子的损害过程。
热力设备在运行期间的腐蚀与防止热力设备在运行期间,由于所处的环境介质在特定的条件下具有侵蚀性,如不同阴离子含量、不同pH值的水等会对金属产生各种各样的腐蚀。
从腐蚀形态上来说主要有均匀腐蚀和局部腐蚀,其中局部腐蚀对设备的安全运行危害较大。
热力设备的腐蚀不仅会缩短设备的使用年限,造成经济损失,同时还会危害到其它设备,例如,腐蚀产物随给水进入锅炉后会加剧受热面的结垢速度并进一步引起垢下腐蚀,形成恶性循环,最终造成设备事故。
因此,必须采取有效措施,防止或减缓各种类型的腐蚀。
第一节金属腐蚀简介金属材料与周围的介质发生了反应而遭到破坏的现象称之为金属腐蚀。
破坏的结果不但损坏了其固有的外观形态,而且也破坏了金属的物理和化学性能。
腐蚀其实是一个相对概念,金属无论接触到什么介质,都会发生腐蚀,只不过腐蚀速度不同而已。
按照腐蚀机理,金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
1. 化学腐蚀金属与周围介质直接发生化学反应引起的腐蚀。
这种腐蚀多发生在干燥的气体或其它非电解质中。
例如,在炉膛内,水冷壁外表面金属在高温烟气的作用下引起的腐蚀;在过热蒸汽管道内,金属与过热蒸汽直接作用引起的腐蚀等。
2. 电化学腐蚀金属与周围介质发生了电化学反应,在反应过程中有局部腐蚀电流产生的腐蚀。
金属处在潮湿的地方或遇到水时,容易发生电化学腐蚀。
这类腐蚀在生产中较为普遍,而且危害性较大。
例如,钢铁与给水、锅炉水、冷却水以及湿蒸汽、潮湿的空气接触所遭到的腐蚀,都属于电化学腐蚀。
一、按照腐蚀的形态可分为均匀腐蚀和局部腐蚀1. 均匀腐蚀是指金属表面几乎全面遭受腐蚀。
2. 局部腐蚀是指腐蚀主要集中在金属表面的某个区域,而其它区域几乎未遭到任何腐蚀的现象。
局部腐蚀常见有以下几种类型:(1)小孔腐蚀:腐蚀集中在个别点上,腐蚀向纵深发展,最终造成金属构件腐蚀穿孔。
(2)溃疡状腐蚀:在金属某些部位表面上损坏较深,腐蚀面较大的腐蚀。
(3)选择性腐蚀在合金的金属表面上只有一种金属成分发生腐蚀。
浅谈锅炉腐蚀原因及预防措施摘要:在锅炉的内部检验中,锅炉的腐蚀问题通常成为锅炉存在安全隐患的主要原因。
水中的杂质和含氧量成为了检验的重要指标。
水循环蒸发时会使PH值发生变化,使锅炉内部产生结垢问题,影响锅炉的使用寿命。
结合日常检验的经验对锅炉所出现的腐蚀原因进行分析,并提出相应的对策措施。
关键词:锅炉;腐蚀;预防;措施前言:锅炉设备是工业生产中的重要设备,其安全、经济运行在工业生产过程中至关重要。
锅炉设备的腐蚀问题是影响锅炉使用寿命的主要因素之一,目前锅炉的腐蚀类型有外腐蚀和内腐蚀两种。
由于锅炉腐蚀的部位不易确定和判断,一般要经过几天或更长时间泄漏程度才会逐渐增大,同时局部的泄漏会冲刷周围邻近的管壁,造成连锁性破坏,更会危及到整个锅炉使用运行的安全,因此研究分析锅炉腐蚀的原因与预防措施是十分必要的。
1 内腐蚀原因锅炉给水中的杂质在锅炉内发生浓缩析出,引起汽水系统结垢、积盐和金属腐蚀的现象称为内腐蚀。
锅炉发生爆管常见的原因有氧腐蚀、水蒸汽腐蚀和垢下腐蚀。
当锅炉受热面上结有水垢或有沉积水渣时,在水垢或水渣下形成的腐蚀称为垢下腐蚀。
垢下腐蚀可能是碱性腐蚀,也可能是酸性腐蚀,主要取决于锅炉水中所含物质以及锅炉水的pH值。
锅炉垢下腐蚀多发生在锅炉水中有沉积物及锅炉水具有侵蚀性时,当金属表面上附着水垢或水渣时,由于沉积物传热性很差,沉积物下的金属管壁温度升高,因而渗透到沉积物下的锅炉水会发生急剧蒸发浓缩,这些浓缩后的杂质成分复杂,随其pH值不同而发生碱性腐蚀或酸性腐蚀。
1.1给水系统腐蚀(1)溶解氧腐蚀锅炉给水中往往含有氧气,溶解氧腐蚀往往具有局部溃疡状特征,如图1所示。
由于腐蚀产物的体积比原金属的体积大,因此腐蚀处会鼓包,直径从1mm至20mm、30mm不等,表面呈黄褐色或是褐红色,里层多呈黑色粉末状。
将这些腐蚀产物清除后,会出现腐蚀坑陷。
氧腐蚀最容易在给水管道和钢制省煤器中发生,因为给水中的氧气首先与这些管道和受热面接触。
锅炉安全操作常识一、高温高压高温高压是指设备或管道中压力大于1.0MPa、温度大于100℃的介质。
1.高温高压设备或管道保温良好,防止裸露部分烫伤。
2.在高温高压环境下工作,应穿防烫服、防烫手套、头盔并佩带必要的劳动保护。
3.处理漏点,应把压力、温度控制在可工作范围(0.1MPa、80℃)之内。
4.开关各种阀门时,身体不要正对阀门,以免蒸汽泄漏伤人。
开疏水阀时,注意脚下疏水管道,防止烫伤。
5.打焦时要防止烫伤,打焦结束时,应将工具收好,放在安全位置,以免绊倒或烫伤他人。
6.听见泄漏声,不能确定准确位置时,应待停炉降压后查找水迹,以判断漏点。
7.不许靠近过热蒸汽泄漏点,用纸张或布条测试后,确定准确位置。
二、有害气体锅炉燃烧过程中溢出部分CO和SO2气体,预防措施如下:1.在有害气体容易聚集区域,现场操作人员要有良好的自我保护意识和身体素质,操作过程精力集中。
当发现身体不适,应立即停止作业,撤离现场。
2.保证锅炉炉顶天窗开启,轴流风机处于运行状态,及时排出有害气体。
3.当一氧化碳浓度仪报警时,禁止任何现场操作,加强通风,待其浓度降至30ppm以下时方可进行现场操作。
4.正确使用防毒口罩和防毒面具。
5.炉顶作业必须保证两人以上,其中一人监护,一人操作。
上下炉顶必须慢上慢下,尽量减少肺活量和劳动强度。
三、炉内作业1.炉内作业必须办理检修工作票,并有专人监护。
2.待炉内温度降至人体可承受(80℃)时,方可作业。
3.检修电源选用安全电压,电动工具采用双重绝缘。
4.锅炉内焊接时,保持通风状态,且不能同时进行电焊和气焊工作。
四、安全阀校验1.安全阀校验应在工长带领下,四人以上共同完成,上炉前,佩戴好防毒面具、安全帽及其它劳动保护。
2.校验前,检查安全阀出口管道完好情况,避免校验过程中,蒸汽冲出伤人。
3.安全阀处于回座位置,压力低于3MPa方可定砣,定砣方向应由远及近,每次调整位移小于50mm。
五、鼓、引风机及给水泵的启动和检修1.启动前操作人员必须到达现场检查设备状态,确定无人员检修作业后,方可启动。
锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀的预防和检修高俊义摘要:大容量锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀时有发生,对锅炉机组的安全、经济、稳定运行产生很大影响,本文主要阐述了大容量锅炉受热面积灰、磨损和腐蚀的原因、预防措施及发生这些缺陷后的一些处理方法。
关键词:受热面积灰磨损腐蚀预防检修1 前言我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主,而动力用煤质量偏劣,含灰量和含硫量等均较高,容易形成受热面的沾污、积灰、腐蚀和磨损。
这将会给锅炉带来很多的问题,如积灰的清除、传热条件变差、受热面的寿命下降等问题。
目前,随着锅炉容量的增大,炉内沾污、结渣、腐蚀等问题更为严重。
这是由于如下众多的因素引起的:炉膛容积增大,清灰困难,烟道尺寸增大,烟速和烟温容易分布不均匀;灰分的烧结性能是表征积灰特性的重要因素。
在燃用灰分烧结强度较大的煤时,灰分坚实,积灰牢固地粘着在管子上,难以消除,并容易使烟道堵塞。
烧结强度低的灰分则容易吹扫干净或被气流带走。
灰分的烧结强度与其温度、灰分中的碱的含量(特别是钠的含量)以及灰分的烧结时间等因素有关,而与灰的熔化温度关系不大。
灰分的温度越高以及烧结时间越长,其烧结强度也就越高,灰分中的碱的含量越多,其烧结强度也越大。
2.4 高温腐蚀的机理过热器和再热器受热面上的内灰层,不仅是高温积灰得以发展的重要原因,而且也是过热器和再热器高温腐蚀的根源。
过热器和再热器的高温腐蚀,又称煤灰(引起的)腐蚀。
如上所述,高温积灰所生成的内灰层,含有较多的碱金属,它与飞灰中的铁、铝等成分以及烟气中通过松散外灰层扩散进来的氧化硫的较长时间的化学作用,便生成碱金属的硫酸盐。
干灰并没有腐蚀作用;熔化或半熔化状态的碱金属硫酸盐复合物,对过热器和再热器的合金钢会产生强烈的腐蚀。
这种腐蚀大约众540~620度时开始发生,灰分沉淀物的温度越高,腐蚀速度就越强烈,约在700~750度时腐蚀速度最大。
所以这种腐蚀大多数发生在高温级过热器和再热器的出口管段。
抗Cl高温腐蚀的预防措施抗CL高温腐蚀采用的措施主要有以下几个方面的措施:1.减少Cl的生成量;2.降低管壁温度;3.过热器段采用新型的耐高温腐蚀材料。
这几种方法分别对应上述的几个特点而制定的。
1、减少Cl的生成量(1)进行垃圾分类预处理。
分拣出塑料成份,降低含氯物质,生成的Cl气体含量就比较低,从一定程度上可以降低Cl腐蚀。
(2)焚烧炉内加添加剂。
在焚烧炉内添加生石灰、石灰石等物质,吸收腐蚀性气体Cl,降低高温区域腐蚀性气体浓度,从而缓解高温腐蚀外,还能形成高熔点复合物。
2、降低管壁温度管壁壁温对腐蚀有相当大的影响(温度越高腐蚀越剧烈)。
所以降低管壁温度为抗CL高温腐蚀的有效措施之一。
具体的方法有:(1)严格限制锅炉过热器区域入口烟温。
过热器因高温腐蚀爆管,占垃圾锅炉汽水系统事故频率首位,烟气温度过高是重要原因。
因燃料构成不同,尽管电站锅炉烟温更高,高温腐蚀不是主要防范因素,过热器材质主要选择耐高温合金钢,其过热器正常腐蚀限度小于0.lmm/a。
而垃圾锅炉过热器腐蚀速度通常大于0.3mm/a,若不采取防范措施,其腐蚀速度会大于1mm/a。
因而炉排型垃圾锅炉过热器大多数布置在第三烟道,入口端烟温控制在650℃以下,必要时亦可在过热器入口端烟道再布置一段蒸发器,可有效解决该区域烟温过高问题。
(2)严格控制过热器管壁温度,是有效防止过热器发生高温腐蚀措施之一。
合理计算过热器受热面,锅炉减温水流量调节精确、可靠,调节范围尽可能工作在线性区:根据垃圾不同组分变化,炉排炉选择合适料位和配风,尽量稳定炉温,避免过热器管壁超温。
过热器设计应避免选用鳍片型过热器结构,而采用光管结构,适度富裕量,以减少管壁表面拈污几率。
3、过热器段采用新型的耐高温腐蚀材料过热器全部或高温段采用新型耐高温腐蚀材料,可有效延长过热器使用寿命。
(1)采用耐腐蚀高温合金钢。
垃圾炉中的高温腐蚀以Cl为主。
耐Cl腐蚀的高温合金钢材料价格较贵,选用这类材料必须权衡材料消耗费用和使用寿命的得失,进行经济评价,以选择经济性最佳的防腐方案。
第42卷第7期热力发电V01.42N o.7 2013年7月T H E R MA L P O W ER G E N E R A T I O N J ul。
2013铭妒水冷譬豸湿镩铅原圄弓。
析及对策[摘周颖驰福建省能源集团鸿山热电有限责任公司,福建石狮362700要]福建某热电厂1号锅炉B级检修时发现锅炉两侧墙燃烧器区域水冷壁管发生严重高温腐蚀。
经对该位置管壁袁层高温腐蚀产物进行宏观分析和X射线荧光探针检测,发现腐蚀产物疏松多孔,性脆易剥落,成分主要为铁硫化物、铁氧化物,属典型的硫化物型腐蚀。
对此,采取了相应的燃烧调整和防范措施,如严格控制入炉煤的含硫量低于1%、炉膛出口氧量在3.0%~3.5%内,两侧墙燃烧器区域的水冷壁管喷涂保护层,在制粉系统和机组汽温等条件允许的情况下适"-J A降低煤粉细度,提高磨煤机出1:2风粉混合物温度,提高两侧墙近壁烟气含氧量,降低还原性气氛烟气含量等。
半年的运行实践证明,管壁的高温腐蚀情况已基本得到有效控制。
[关键词]锅炉;水冷壁;螺旋管;燃烧器区域;硫化物;高温腐蚀;燃烧调整[中图分类号]TK223.3+1[文献标识码]B[文章编号]1002—3364(2013)07—0138—04[D O I编号]10.3969/j.i s sn.1002—3364.2013.07.138H i gh—t em per at ur e C or r os i on of W at er w al l T ubes i n a Super cr i t i cal B oi l er:caus e anal ys i s and count er m eas ur e sZ H O U Y i ngchiFuj i a n E ner gy G r ou p H ongs han C oge ner a t i on P ow e r C o.,L t d.,Shi s hi362700,Fuj i a n P r ovi nce,Chi naA bst r ac t:S e r i ous hi gh—t em pe r a t ur e c or r osi on occ ur r ed on w a t e r w a l l t ubes i n bur ner ar e a of bot ht W O si des of N o.1uni t boi l er i n H ongs han Pow er Pl ant.M acr o—exam i nat i on and X—r ay f l uor es—c encs pr obe de t e ct i on w a s per f or m ed on t he cor r os i on pr oduct s.The r es ul t s s how e d t ha t t he cor—r osi on pr oduc t s w er e l oos e,por o us,f r ag i l e and ea s y t o be exf ol i a t ed,and it m ai nl y cons i st ed ofi r on sul f i d e and i r o n oxi de,i ndi cat i ng t he cor r os i on w a s t ypi ca l sul f i de cor r os i on.B es i des,t hehi gh—t em pe r a t ur e cor r os i on t he or y W a S pres ent ed.Thus,som e count er m eas ur es w er e t aken,such as s t ri ct l y cont r ol l i ng t he sul f ur c o nt e n t i n f e ed coal bel o w1%and t he f ur na ce out l et oxyg en c o n—t ent w i t hi n3.0%t o3.5%,spr ayi ng pr ot e ct i ve l a yer f or t he w a t e r w a l l t ubes i n bur ner a r e a,r e a—s onabl y decr e asi ng t he coal f i nenes s if t he pul ver i zi ng s ys t em and s t ea m t em per at ur e al l ow ed,ad—j us t i ng t he o v er f i re ai r vol um e,i ncr e asi ng t he t em per at ur e of ai r and pul ver i ze d coal m i xt ur e a t coal m i l l out l et as m uc h aS possi bl e on t he pr em i s e of e ns ur i ng t he pul ver i zi ng s ys t em s af et y,r eg—ul a t i ng t he open i ng degr ee of burner s and e ach ai r door dam per.A f t er hal f ye ar’S oper a t i on,t he hi gh—t em pe r a t ur e cor r os i on on w a t e r w al l t ube W a S pr obed t o be cont r ol l e d eff ect i vel y.K e y w or ds:supe r cr i t i ca l;boi l e r;w at er w al l;hel i ca l t ube;bur ner r e gi on;s ul f i de;hi gh—t em per at ur ec or r os i on;c om bus t i on adi us t m e nt:===========:================:===========一收稿日期:2013—0225作者简介:周颖驰(1974一),本科,毕业于哈尔滨理工大学,工程师,设备维护部主任,主要从事09l-设备的管理与维护。
锅炉结垢腐蚀问题以及控制对策摘要:在锅炉检验中,结垢腐蚀是锅炉存在安全隐患的主要原因,检验的主要指标是水中杂质和含氧量。
由于水循环蒸发改变pH值,锅炉内部出现结垢,影响锅炉的使用寿命。
锅炉是工业生产中的重要设备,结垢腐蚀是影响锅炉寿命的主要因素之一,腐蚀部位通常不容易判定,如果出现局部泄漏,威胁整个锅炉的运行安全。
因此要了解锅炉结垢腐蚀的成因,寻求合理的防范措施,规避危害。
【关键词】:锅炉;腐蚀;结垢;控制锅炉结垢腐蚀是锅炉检修中需要重点关注的问题,结垢腐蚀带来较大的危害,也会增加检修和维护的成本。
工业设备中常见的锅炉腐蚀有低温腐蚀和有氧腐蚀,判断腐蚀部位通常需要几天或者更长的时间,局部的泄漏会造成连锁破坏,需要加强防范,保障锅炉的安全、节能和有效运行。
一、锅炉结垢的危害和处理(一)锅炉结垢的危害锅炉结垢影响传热效果。
水垢的导热系数远远低于钢材,锅炉受热面结垢会降低传热效率,影响传热效果。
基本上水垢厚度每增加1mm,就会降低传热效率5%以上。
锅炉结垢增加大气污染,由于结垢降低热效率,需要增加燃料的用量才能得到一定的要求,尤其是增加煤的用量,会增加大气污染,对空气质量造成危害[1]。
锅炉结垢会破坏水汽循环,对流管、水冷壁管等结垢,破坏正常的水汽循环,导致循环阻滞。
锅炉结垢影响锅炉的安全运行,锅炉的受热面温度比炉水大约高6-10℃,但由于存在水垢,受热面温度上升,金属过热可能导致鼓包,甚至爆破,对锅炉的安全运行造成严重影响。
(二)锅炉结垢的原因由于锅炉给水中钙、镁盐类的存在,导致形成硫酸盐和碳酸盐水垢。
随着温度的上升,硫酸盐、碳酸盐等的溶解度降低,到一定程度会析出水渣,高温加热后形成水垢。
硫酸盐水垢通常在高温状态下沉淀,在受热强烈的受热面发生,常见于锅炉水冷壁管和对流管。
碳酸盐水垢通常在受热不强烈的地方形成[2]。
硅酸盐水垢常见于锅炉热负荷高的炉管,主要成分是铁、铝的硅酸化合物,水垢质地硬,化学结构复杂,导热性很差,危害也最大。
锅炉高温的应急处置方案在锅炉运行中,偶尔会出现锅炉高温的情况。
这种情况一旦出现,需要及时采取应急措施,以保证锅炉的安全运行,避免造成不必要的设备损失和人员伤亡。
本文将介绍锅炉高温的应急处置方案。
锅炉高温的原因锅炉高温的原因很多,常见的有以下几种:•长期运行过程中,设备老化导致应力集中,进而导致泄露、破裂等。
•锅炉进排气管道存在堵塞或扇形隔板的变形等原因,导致炉内燃烧气流不流畅,进而导致炉内温度升高。
•锅炉进水温度过高、燃料质量不好、炉内燃烧不完全等原因,导致炉内积灰,形成烟道尘埃隆起,进而导致炽焰穿透摩擦烟道壁,使烟道温度升高等问题。
以上几种原因都会导致锅炉高温,需要及时进行应对和处理。
锅炉高温的影响锅炉高温的危害是非常大的,可能会产生以下影响:•引起燃烧的不完全,造成锅炉效率下降。
•可能引起锅炉材料的老化和变形。
•可能导致爆炸和事故的发生。
•在长期高温的情况下,锅炉内部可能会出现腐蚀和变形。
锅炉高温的影响非常严重,一旦出现这种情况,需要及时采取应急措施,以尽快控制高温的形势。
锅炉高温的应急处置方案锅炉高温的应急处置方案主要包括以下几个方面。
立即关闭给水泵在发现锅炉高温的情况下,需要立即关闭给水泵。
因为在锅炉高温的情况下,给水泵会不间断地补充水。
此时,如果不关闭给水泵,会导致高温状况更加严重,加大了事故的风险。
关闭炉门在关闭给水泵之后,需要立即关闭炉门,以防止空气进入到燃烧室内。
关闭炉门是为了避免火势扩大,迅速降低锅炉内的温度。
同时,当炉门关闭后,锅炉内的燃烧会自动停止,而这也可以使得炉内温度迅速下降。
排放压力在关闭炉门后,需要打开水泵缓慢排放压力。
这是因为锅炉内可能存在着高压情况,如果不及时地排放压力,会对锅炉造成额外压力。
然后等到锅炉中压缩空气的能量在有机的机会下自然释放出去,以避免炉内爆炸的风险。
检查控制面板在排放压力之后,需要检查控制面板上的指示灯是否亮起,以及手动控制开关是否打开。
如果不正常,则需要及时通知相关工作人员检查和维修。
汽包锅炉水汽系统的腐蚀、结垢及其防止汽包锅炉的水系统如下图。
给水经省煤器提高温度后进入汽包,然后有炉墙外的下降管经下联箱进入上升管(即水冷壁)。
在上升管中,水吸收炉膛里的热量,成为汽水混合物又回到汽包中。
此汽水混合物在汽包里进行汽水分离,分离出的饱和蒸汽导入过热器内被加热成过热蒸汽后送入汽轮机;分离出来的水再同加入的给水进入下降管并重复上述过程。
在汽包锅炉的水汽系统中,由汽包→下降管→下联箱→上升管→汽包,所组成的回路,称为水循环系统。
汽包锅炉中如水质不良,就会引起水汽系统结垢、积盐和金属腐蚀等故障;还会导致锅炉的过热蒸汽品质劣化,从而影响到汽轮机的运行。
第一节水汽系统的腐蚀及其防止锅炉运行时,锅内水的温度和压力比较高或很高,炉管管壁温度很高,设备的各部分的应力很大,而且由于给水中杂质在锅炉内发生浓缩和析出,在锅内常集积有沉积物,这些因素都会促进腐蚀,并使腐蚀问题复杂化。
所以,虽然进入锅炉的水都是经过除氧的,锅炉水的pH值也常常比较高,但仍然会发生腐蚀。
如果锅炉水汽系统发生了较严重的腐蚀,那么由于锅内高温高压的作用,就容易的哦安置爆管。
现按水汽系统中可能发生的腐蚀类型,介绍如下:一、氧腐蚀在正常运行情况下,不会有大气侵入锅内,而且即使给水带有微量的氧,也往往在省煤器中就消耗完了,所以锅内不会发生氧腐蚀。
但当发生下列情况时,就有可能发生氧腐蚀。
1、除氧器运行不正常。
2、锅炉在基建和停用期间无防护。
二、沉积物腐蚀当锅内金属表面附着有水垢或水渣时,在其下面会发生严重的腐蚀,称为沉积物下腐蚀,这是目前高压锅炉内常见的一种腐蚀。
在正常的运行情况下,锅内金属表面上常覆盖着一层Fe3O4膜,这是金属表面在高温锅炉水中形成的。
这样形成的Fe3O4膜是致密的,具有良好的保护性能,锅炉可以不遭到腐蚀。
但是如果此Fe3O4膜遭到了破坏,那么金属表面就会暴露在高温的炉水中,非常容易受到腐蚀。
促使Fe3O4膜破坏的一个最重要因素,是锅炉水的pH值不合适。
锅炉高温腐蚀及防止措
施
集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
锅炉高温腐蚀及防止措施
锅炉的高温腐蚀主要发生在燃用高硫煤的锅炉水冷壁管和过热器管束
上。锅炉运行时在烟温大于700℃的区域内,在高温高压条件下受热面与
含有高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触,极易发生高温腐蚀。高压锅炉水
冷壁管的硫腐蚀主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自由
的硫原子,产生腐蚀。通常高压锅炉水冷壁管向火侧的正面腐蚀最快,减
薄得最多,若发生爆管都在管子的正面爆开,管子的侧面减薄得较少,而管
子背火侧几乎不减薄,这种腐蚀给锅炉水冷壁管造成很大威胁,严重时,往
往几个月就得更换部分管段,给锅炉的安全经济运行带来很大危害。而锅
炉过热器管的高温腐蚀主要是由于液态的灰黏结在过热器管壁上而引起
腐蚀。
1高温腐蚀的主要原因
1.1燃烧不良和火焰冲刷
持续燃烧不良和脉动火焰冲击炉墙时,导致燃烧不完全,在燃烧器区
域附近的火焰中心处,当未燃尽的焰流冲刷水冷壁管时,由于煤粉具有一
定的棱角,煤粉对管壁有很大的磨损作用,这种磨损将加速水冷壁保护层
的破坏,在管壁的外露区段,磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保
护膜,烟气介质便急剧地与纯金属发生反应,这种腐蚀和磨损相结合的过
程,大大加剧了金属管子的损害过程。
1.2燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分
燃用含硫量高的煤粉时,煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自
由的硫原子:FeS2→FeS+[S],而烟气中存在的一定浓度的H2S与SO2化合,
也产生自由硫原子:2H2S+SO2→2H2O+3[S]。自由硫原子与约350℃温度的
水冷壁管相遇,发生反应:Fe+[S]→FeS,3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2,产生腐
蚀。
其次,燃料中的硫及碱性物会在炉内高温下反应生成硫酸盐,当这些
硫酸盐沉积到受热面上后会再吸收SO3,生成焦硫酸盐,如Na2S2O7和
K2S2O7。焦硫酸盐的熔点很低,在通常的锅炉受热面壁温下呈熔融状态,
与Fe2O3更容易发生反应,生成低熔点的复合硫酸
盐:3Na2SO4+Fe2O3+3SO3→2Na3Fe(SO4)3,3K2SO4+Fe2O3+
3SO3→2K3Fe(SO4)3,当温度在550℃~700℃时,复合硫酸盐处于融化
状态,将管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏,继续和管子金属发生反应,造
成过热器管的腐蚀。
另外,燃料中含有氯化物也是使炉管损耗的一个重要原因。它们与烟
气中的水、硫化氢等反应生成硫酸盐和Hcl气体,由于Hcl的存在可以使
金属表面的保护膜遭到破坏,从而加大对管壁的腐蚀。燃料中含氯量增加,
对金属的腐蚀速率也随之增加。当灰中含氯低于0.2%时,不致产生明显的
腐蚀;当含氯量达到0.6%时,将造成高的腐蚀率。
2 腐蚀产物的矿物组成
腐蚀产物内层的物相组成主要为铁的硫化物和氧化物,中间层和外层为铁
硫化物,铁氧化和铝硅酸盐;对各层的组成进行半定量分析发现:由内而外
铁硫化物的含量降低,其含量分别为74%、64%、54%;铝硅酸盐含量增加,
其含量分别为中间层22%、外层28%;铁氧化
物内层含量较高为26%,由于受到铝硅酸盐的影响,中间层和外层的含量有
所降低,含量分别为14%、18%,最外层受炉膛中氧气的氧化其铁氧化物的
含量要比中间层高。铁的硫化物和氧化物为腐蚀的产物,而硅铝质组分来
自于粘附的燃煤飞灰颗粒,其腐蚀类型是硫化物型腐蚀。
腐蚀产物显微特征和微区分析
1金相显微和孔结构特征
腐蚀产物具有明显的分层结构,内层结构致密,外层3疏松多孔,具有
大量的孔隙。内层矿物组成比较单一,分布比较均匀,为高温乘积的结
晶矿物,光性较强。外层矿物组成复杂,分布不均,高温乘积的结晶矿
物中分布大量来自煤中的高温分解形成的球形非晶质矿物。利孔隙的大
量存在为腐蚀介质的扩散提供了通道,使得其可以渗透到渣层内部与管
壁发生腐蚀管壁。推测腐蚀过程为:首先腐蚀介质H2S或原子硫与管壁金
属氧化膜发生反应,使得管壁失去保护层,然后进一步与管壁基体金属反
应腐蚀管壁,生成铁的硫化物。在腐蚀产物的最内层主要为铁硫化物,所
以其它元素的含量很少,伴随反应进行的同时,飞灰颗粒不断粘附到腐蚀
产物的外层,在高温条件下熔融,使腐蚀产物内外温差升高加速了腐蚀进
程。
1.3还原性气氛
锅炉的高温腐蚀和还原性气氛的存在有着密切相关的关系,CO浓度大
的地方腐蚀就大。某些部位的空气不足,使煤粉燃烧的过程拖长,未燃尽
的煤粉在炉管附近分离,使碳和硫聚集在边界层中,未燃尽碳进一步燃烧
时又形成局部缺氧,使水冷壁附近的烟气处于还原性气氛。由于缺氧,硫
的完全燃烧和SO2的形成发生困难,H2S便与受热面金属发生直接反应,因
H2S是还原性介质,比氧化性介质更具有腐蚀性,H2S的浓度越高,受热面
温度越高,腐蚀速度越快,同时还原性气氛导致了灰熔点温度的下降和灰
沉积物过程加快,从而导致受热面管子的腐蚀。[S]腐蚀煤粉在燃烧过程
中也会产生一定量的原子硫,其在350~400℃时很容易与碳钢直接反应生
成硫化亚铁(Fe+[S]→FeS)形成高温硫腐蚀,并且从450℃开始,其对炉管
的破坏作用相当严重。生成的[S]可以直接穿透管壁金属表面保护膜,并
沿金属晶界渗透,进一步腐蚀锅炉水冷壁并同时使氧化膜疏松,剥裂甚至
脱落金属硫化腐蚀产物层相对基体金属的体积比很大。
2防止高温腐蚀的措施
2.1调整燃烧并控制煤粉细度
调整燃烧器,避免火焰对侧墙的直接冲撞,加强一次风煤粉气流的调
整,尽可能使各燃烧器煤粉流量相等,保证燃烧器出口气流的煤粉浓度均
匀分布;在磨煤机出口加装动静分离器,控制煤粉细度,减少腐蚀发生的概
率,以降低腐蚀和磨损。
2.2控制燃料中的硫和氯含量
控制燃料中的硫和氯含量可降低腐蚀速率。国外研究显示,水冷壁管
常在燃料品种变化时发生向火侧严重腐蚀。燃料是控制腐蚀速率的第一
道关口,应燃用含硫量低于0.8%的煤种,以降低腐蚀速率。
2.3改善燃烧区的还原气氛
合理配风并强化炉内气流的混合过程,同时降低空预器等设备的漏风;
可以采用增加侧边风、贴壁风等技术,在水冷壁附近形成氧化气氛,以改
善燃烧区的氧量,避免出现局部还原性气氛,缓解高温腐蚀的发生。
2.4避免出现受热面超温
因为长期低负荷运行会造成过热器管内工质流量过小,流速过低,严
重影响了管子内外热交换,造成管壁温度过高,而炉膛温度不可能同时降
低,造成管子短时间超温。所以应尽量避免长期低负荷运行,同时控制炉
内局部特别是燃烧器区域附近的火焰中心处的最高温度及热流密度,以避
免出现受热面壁温局部过高,减轻高温腐蚀。
2.5改善受热面状况
对水冷壁、过热器等受热面管进行热喷涂,喷涂耐腐蚀材料,也可对
水冷壁管进行表面补焊或改用抗腐蚀性能好的铁素体合金钢管或复合钢
管,以改善炉管金属表面状况,提高金属材料的耐腐蚀性能。
2.6采用低氧燃烧技术
采用低氧燃烧,供给锅炉燃烧室的空气量减少,燃料中的硫在炉膛中
与氧接触时生成的二氧化硫转化为三氧化硫的转化率降低,而二氧化硫呈
气体状态,它随着烟气经过脱硫排入大气,由于三氧化硫的浓度低,发生高
温腐蚀的机会就会减少。同时,由于空气量减少,燃烧后烟气体积减小,排
烟温度下降,锅炉效率提高。
3结束语
锅炉受热面发生的高温腐蚀是一个极其复杂的物理化学过程,常见于
大型锅炉中,为了更好地做好锅炉受热面高温腐蚀的防止工作,我们应综
合平衡影响锅炉受热面高温腐蚀的各种因素,深入研究其产生的原因,在
实践中不断探索、总结和积累经验,制定完善的预防措施,保证锅炉机组
的安全经济>运行。