超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施

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 temperature

corrosion of water wall

Cong Peiyong,

Datang International Xilinhot Power Generation Co. , Ltd. ,

Xilinhot, 026200

ABSTRACT: 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

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600WM超临界直流锅炉水冷壁超温分析及对策

超临界锅炉作为当前最先进的燃煤发电技术，具有能耗低、环保、技术含量高等特点。由于超临界锅炉工质压力高，超临界锅炉大多数采用直流锅炉，直流锅炉水冷壁流动阻力比较大，运行过程的水压压头比较高，容易引起工质流动不稳定、热偏差等问题，从而导致锅炉受热不均匀，部分面积超过临界温度，影响到超临界直流锅炉运行的安全性。本文主要600WM超临界直流锅炉水冷壁超温出现的原因，并根据这些原因提出了相应的解决策略，希望确保600MW超临界直流锅炉运行的稳定性。

引言：

超临界锅炉指锅炉内工质的压力在临界点以上的锅炉与传统的锅炉间相比，超临界锅炉的煤耗量低，单电煤耗量约为310g标准煤，超临界机组的发电效率达到了41%，我国传统的火电厂发电效率一般低于35%，單电煤耗量超过380g标准煤以上，每度电至少可以节约50g标准煤。与传统的锅炉相比，超临界锅炉更加环保、节能，是未来火电厂建设的方向。但是超临界直流锅炉的装机容量比较大，锅炉的蒸发受热面积不均匀，容易造成管壁温度超标，从而影响到锅炉的正常运行，造成水冷壁内工质性能发生变化，引起流量的异常变化，威胁到锅炉运行的安全性。因此需要对超临界直流锅炉水冷壁超温现象进行分析，找出水冷壁超温的原因，并采取有效的措施，促进我国超临界锅炉的发展。

1.600WM超临界直流锅炉水冷壁超温原因分析

某发电厂有两台600WM超临界机组，锅炉为国内某锅炉生产厂家生产，2 超临界机组为日本三菱公司提供的技术，超临界机组采用直流锅炉，燃烧器布置在四面墙上，火焰喷射方向与水冷壁垂直，二次风喷嘴安装在主燃烧器上，锅炉在热运行状态下，一次风、二次风可上下摆动。超临界机组运行期间，出现了水冷壁管吸热偏差或者超低温现象，部分时段出现水冷壁壁温超过机组阈值，影响到超临界机组的安全运行。根据运行数据信息以及超临界直流锅炉水冷壁超低温出现的异常现象，总结出以下原因：

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。

业技术2007NO.02SCIENCE&下ECHNOLO(〕丫INFORMA下ION锅炉水冷壁高温腐蚀的机理影响因素及预防措施李孝亮’金铁民z(1.哈尔滨电力职业技术学院。2.哈尔滨电力职业技术学院)摘要:随着我国电力工业建设的高速发展，大容量机组越来越多，设备结构和系统更趋于复杂化，锅炉运行中出现多种事故，其中电站锅炉“四管”爆漏事故已成为当前威胁发电设备安全、稳定运行的突出矛盾。关键词:锅炉腐蚀措施中图分类号:TK229.6文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)01(b卜0019-01炉管长期在高温高压下运行，并受到粉磨损，工作条件非常恶劣，使得炉管泄漏工

坐成为一种必然，护管泄漏是电厂的一种多发事故。研究和预防四管泄漏已成为保证火力发电厂安全经济运行和提高经济效益的关键问题，因此搞清四管泄漏的机理，并提出防范措施，减少四管泄漏发生是一个重要的课题。1主要研究内容和方法本文以水冷壁为例，分析造成电站锅炉水冷壁高温腐蚀的机理，并且总结归纳了腐蚀的主要影响因素及其防止措施。锅炉水冷壁爆漏的原因是多方面的，本文十要研究形成水冷壁高温腐蚀的机理、影响因素以及预防措施。2锅炉水冷壁高温腐蚀的类型及腐蚀机理高温腐蚀的类型及腐蚀机理.根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物成分的分析，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般可以分为以下几种类型: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氛引起的高温腐蚀。硫酸盐型高温腐蚀.对锅炉水冷壁高温腐蚀的产物进行分析，发现含有大量的硫元素和碱金属元素，它们通常以硫酸盐、焦硫酸盐以及三硫酸铁钠等复合硫酸盐的形式存在。这种腐蚀产物的成分呈现规律性变化，由表及里碱金属元素和硫元素逐渐递增。按水冷壁受热面反应相态类型分，硫酸盐型高温腐蚀过程主要有两种途径:一种是有致腐气体SO,参与作用下的硫酸盐熔盐腐蚀，另一种是碱金属的焦硫酸熔盐腐蚀。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。通过对腐蚀产物的分析，我们发现腐蚀产物主要是铁的氧化物和硫化物。还原性气体引起的高温腐蚀。锅炉水冷壁的高温腐蚀和还原性气氛的存在有着极密切的关系，co浓度大的地方腐蚀就大。CO的形成主要是由于燃烧器供氧不足，不完全燃烧而形成的。当燃烧区域缺氧时，其波动范围较大，达到3%^-25%，当含氧量大于2%时.CO含量不超过3%一5%，说明氧量较高时，大部分CO都被氧化成C02,和氯元素是硫化物型和氮化物型高温腐蚀的根源。燃煤中的硫、碱金属及其氧化物的含量越高，腐蚀性介质浓度越大，出现高温腐蚀的可能性就越大.高硫煤产生的大量H2s，SO2,so，和原子硫不仅破坏管壁的Fe203保护膜，而且还浸蚀管子表面，致使金属管壁不断减薄，最终导致爆管事故。(2)给水品质的影响。给水品质对锅护高温腐蚀的影响主要体现在水冷壁的管壁温度条件上。若给水品质控制不严，很容易造成水冷壁管内结垢，这样就会增加管壁的热阻，阻碍热量的传递，从而使管壁温度上升，加速高温腐蚀的进程。因此，运行时应严格控制锅炉的给水品质。(3)煤粉细度控制不严的影响。按照入炉煤质和燃烧调整试验的结果，煤粉的经济细度一般都控制在12%左右。但有时由于煤质的变化而造成制粉系统出力不足，运行人员将煤粉调粗以满足运行的需要或由于运行人员对控制煤粉细度的重要性认识不足，使煤粉细度增加，从而影响锅炉水冷壁的高温腐蚀。(4)配风工况。配风不当对锅炉水冷壁高温腐蚀的影响有两方面:一方面是送风不足，使炉内缺氧，形成还原性气氛，影响水冷壁的高温腐蚀:另一方面是形成不良的炉内的空气动力场，造成一次风或切圆偏斜，从而使未懈尽的煤粉颗粒磨损水冷壁以及贴壁燃烧，加速高温腐蚀的进程。(5)还原性气氛。还原性气氛是由于煤粉在炉膛内缺氧燃烧形成的，其对锅炉水冷壁的腐蚀影响非常大。一方面，它可以渗透到水冷壁的氧化膜中，并发生反应，生成疏松多孔的FeO，而FeO是吸附腐蚀介质的理想载体，从而加速腐蚀的进程:另一方面，它对腐蚀性气体的生成起促进作用。(6)煤粉贴壁燃烧。如果炉内空气动力场不理想，造成一次风偏斜或切圆偏斜，很容易产生煤粉贴壁燃烧现象。煤粉贴壁燃烧很容易造成水冷壁高温腐蚀。贴壁燃烧使局部水冷壁管壁温度急剧上升，为高温腐蚀创造了良好的管壁温度条件。同时，贴壁燃烧产生的气流直接冲刷水冷壁管，破坏水冷壁管的保护膜，使腐蚀产物不断脱落，进而加速了腐蚀的进程。3锅炉水冷壁高温腐蚀的影响因素(1)煤质的影响。燃煤品质差是水冷壁高温腐蚀的内因条件，燃煤中高含量的硫元素4预防锅炉水冷壁高温腐蚀的措施(1)采用浓淡风燃烧技术。浓淡风燃烧技术可分为水平浓淡风燃烧技术和径向浓淡风燃烧技术。水平浓淡风燃烧技术的原理为，在一次风管道上安装煤粉浓缩器，一次风煤粉气流通过煤粉浓缩器时被分成浓淡两股，这两股气流在水平向上以一定的夹角喷人炉膛。浓煤粉气流流向向火侧，淡煤粉气流流向背火侧，这样就在向火侧形成一个较高的煤粉浓度区，背火侧的煤粉气流在水冷壁附近形成比普通燃烧器更强的氧化性气氛。(2)采用多切圆燃烧技术。用多切圆燃烧技术针对双切圆四角燃烧锅炉而言，在防止高温腐蚀的应用中效果较为明显。一方面，通过一次风反切圆燃烧可以平衡炉膛出口烟气流速，防止形成“烟气走廊”，从而防止过热蒸汽气温偏差。另一方面，一次风反向偏转可以减小一次风切圆直径，使一次风射流相对二次风气流偏离水冷壁较远，有利于改善水冷壁表面的还原性气氛。(3)采用变异周界风技术。采用变异周界风技术，使向火侧的周界风截面小于背火侧的周界风截面，一方面增加了炉内燃烧所需的氧量，使煤粉燃烧充分，减少还原性气氛的产生;另一方面增加了水冷壁表面的含氧量，防止未燃尽的可燃物冲刷水冷壁，有利于改善水冷壁表面的还原性气氛。(4)采用贴壁风技术。贴壁风技术是从二次风箱引出一股少量的二次风，从易形成还原性气氛的水冷壁区域喷人，使之在水冷壁附近形成一股气膜，阻挡煤粉气流冲刷水冷壁，改善腐蚀严重区域的贴壁烟气成分，从而有效的防止水冷壁高温腐蚀的发牛。同时，相对于炉膛烟温来说，贴壁风是一股冷风，因而可以有效的抑制水冷壁管的腐蚀速度。(5)合理组织配风和强化炉内的混合。合理的配风和强化炉内湍流混合的目的是避免出现局部还原性气氛。若配风不良，即使总的过量空气系数a>l，也会在水冷壁附近出现高浓度的还原性气氛。(6)控制煤粉细度。我们知道，煤粉颗粒较粗时，容易造成未燃颗粒冲刷水冷壁和贴壁燃烧。结果造成水冷壁磨损和壁面附近形成还原性气氛，引发高温腐蚀。试验表明〔11],当煤粉细度R908.5%一13.5%时，水冷壁管外部腐蚀比R90=6%一8%时大的多。因此，控制煤粉细度在一定程度上可以预防水冷壁高温腐蚀的发生。(7)控制给水品质。控制给水品质，避免管内结垢，减少热阻，从而可以防止水冷壁管壁温度过高，预防高温腐蚀的发生。此外，应加强对运行人员的学习与管理，综合协调电力生产，避免机组长时间超负荷运行，这些措施在某种程度上都可有效的防止高温腐蚀的发生。3结论水冷壁爆管是锅炉设备事故中比较常见的故障之一，对锅炉危害比较大，还需要在实践中不断摸索，总结和积累经验。科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION19