锅炉水冷壁高温腐蚀的机理影响因素及预防措施

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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 流向背火侧，这样就在向火侧形成一个较高 磨损， 工作条件非常恶劣， 使得炉管泄漏 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。 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 可能性就越大. 高硫煤产生的大量H 2s ， (2)采用多切圆燃烧技术。用多切圆燃烧 发电厂安全经济运行和提高经济效益的关键 SO2, so， 原 硫 仅 坏 壁 和 子 不 破 管 的Fe2 03保 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 问题， 因此搞清四管泄漏的机理， 并提出防范 护膜， 而且还浸蚀管子表面， 致使金属管壁不 过一次风反切圆燃烧可以平衡炉膛出口烟气 措施， 减少四管泄漏发生是一个重要的课题。 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 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 1 主要研究内容和方法 温腐蚀的影响主要体现在水冷壁的管壁温度 以减小一次风切圆直径，使一次风射流相对 本文以水冷壁为例，分析造成电站锅炉 条件上。 若给水品质控制不严， 很容易造成水 水冷壁高温腐蚀的机理，并且总结归纳了腐 冷壁管内结垢， 这样就会增加管壁的热阻， 阻 二次风气流偏离水冷壁较远，有利于改善水 蚀的主要影响因素及其防止措施。 碍热量的传递， 从而使管壁温度上升， 加速高 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 锅炉水冷壁爆漏的原因是多方面的，本 温腐蚀的进程。 因此， 运行时应严格控制锅炉 风技术， 使向火侧的周界风截面小于背火侧的 文十要研究形成水冷壁高温腐蚀的机理、影 的给水品质。 响因素以及预防措施。 (3)煤粉细度控制不严的影响。按照入炉 周界风截面，一方面增加了炉内燃烧所需的 使煤粉燃烧充分， 减少还原性气氛的产 煤质和燃烧调整试验的结果， 煤粉的经济细度 氧量， 2 锅炉水冷壁高温腐蚀的类型及腐蚀机 一般都控制在 12%左右。但有时由于煤质的 生; 另一方面增加了水冷壁表面的含氧量，防 理 止未燃尽的可燃物冲刷水冷壁，有利于改善 变化而造成制粉系统出力不足，运行人员将 高温腐蚀的类型及腐蚀机理. 根据高温腐 煤粉调粗以满足运行的需要或由于运行人员 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 蚀发生的原因及腐蚀产物成分的分析，煤粉 对控制煤粉细度的重要性认识不足，使煤粉 锅炉水冷壁高温腐蚀一般可以分为以下几种 细度增加， 从而影响锅炉水冷壁的高温腐蚀。 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 (4)配风工况。 配风不当对锅炉水冷壁高 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 温腐蚀的影响有两方面: 一方面是送风不足， 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 起的高温腐蚀。 使炉内缺氧， 形成还原性气氛， 影响水冷壁的 同时， 相 硫酸盐型高温腐蚀. 对锅炉水冷壁高温腐 高温腐蚀: 另一方面是形成不良的炉内的空气 有效的防止水冷壁高温腐蚀的发牛。 对于炉膛烟温来说， 贴壁风是一股冷风， 因而 蚀的产物进行分析，发现含有大量的硫元素 动力场， 造成一次风或切圆偏斜， 从而使未懈 可以有效的抑制水冷壁管的腐蚀速度。 和碱金属元素， 它们通常以硫酸盐、 焦硫酸盐 尽的煤粉颗粒磨损水冷壁以及贴壁燃烧，加 (5)合理组织配风和强化炉内的混合。合 以及三硫酸铁钠等复合硫酸盐的形式存在。 速高温腐蚀的进程。 (5)还原性气氛。还原性气氛是由于煤粉 理的配风和强化炉内湍流混合的目的是避免 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 出现局部还原性气氛。 若配风不良， 即使总的 在炉膛内缺氧燃烧形成的，其对锅炉水冷壁 过量空气系数a > l ， 也会在水冷壁附近出现 壁受热面反应相态类型分，硫酸盐型高温腐 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 高浓度的还原性气氛。 蚀过程主要有两种途径: 一种是有致腐气体 而 (6)控制煤粉细度。我们知道，煤粉颗粒 SO, 参与作用下的硫酸盐熔盐腐蚀， 另一种是 的FeO， 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 较粗时， 容易造成未燃颗粒冲刷水冷壁和贴壁 碱金属的焦硫酸熔盐腐蚀。 燃烧。结果造成水冷壁磨损和壁面附近形成 硫化物型高温腐蚀。 硫化物型高温腐蚀是 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 还原性气氛，引发高温腐蚀。试验表明〔 11], 锅炉水冷壁高温腐蚀中较为常见的类型，引 不理想， 造成一次风偏斜或切圆偏斜， 很容易 起硫化物型高温腐蚀的主要原因是腐蚀区域 当 粉 煤 细度R9 8.5%一 0 13.5%时， 水冷壁 产生煤粉贴壁燃烧现象。 煤粉贴壁燃烧很容易 管外部腐蚀比R90=6%一 烟气中含有游离态硫以及烟气呈还原性。通 8%时大的多。因 造成水冷壁高温腐蚀。 贴壁燃烧使局部水冷壁 此， 控制煤粉细度在一定程度上可以预防水 过对腐蚀产物的分析，我们发现腐蚀产物主 冷壁高温腐蚀的发生。 要是铁的氧化物和硫化物。 管壁温度急剧上升， 为高温腐蚀创造了良好的 (7)控制给水品质。控制给水品质，避免 还原性气体引起的高温腐蚀。锅炉水冷壁 管壁温度条件。同时， 贴壁燃烧产生的气流直 管内结垢， 减少热阻， 从而可以防止水冷壁管 的高温腐蚀和还原性气氛的存在有着极密切 接冲刷水冷壁管， 破坏水冷壁管的保护膜， 使 预防高温腐蚀的发生。 此外， 应 腐蚀产物不断脱落， 进而加速了腐蚀的进程。 壁温度过高， 的关系，c o 浓度大的地方腐蚀就大。CO 的 加强对运行人员的学习与管理， 综合协调电力 形成主要是 由于燃烧器供氧不足，不完全燃 生产， 避免机组长时间 超负荷运行， 这些措施 4 预防锅炉水冷壁高温腐蚀的措施 烧而形成的。 当燃烧区域缺氧时， 其波动范围 ( 1)采用浓淡风燃烧技术。浓淡风燃烧技 在某种程度上都可有效的防止高温腐蚀的发 较大， 达到3% ^- 25%， 当含氧量大于2%时. 生。 CO 含量不超过 3% 一5%，说明氧量较高时， 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， 大部分CO 都被氧化成C0 2, 在一次风管道上安装煤粉浓缩器，一次风煤 3 结论 粉气流通过煤粉浓缩器时被分成浓淡两股， 水冷壁爆管是锅炉设备事故中比较常见 3 锅炉水冷壁高温腐蚀的影响因素 的故障之一，对锅炉危害比较大，还需要在 ( 1)煤质的影响。燃煤品质差是水冷壁高 这两股气流在水平 向上以一定的夹角喷人 实践中不断摸索，总结和积累经验。 温腐蚀的内因条件， 燃煤中高含量的硫元素 炉膛。浓煤粉气流流向向火侧，淡煤粉气流