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《鍋爐受熱面結(jié)渣和高溫腐蝕機理淺談.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、全國火電300MWe級機組能效對標(biāo)及競賽第三}’九屆年會論艾集鍋爐鍋爐受熱面結(jié)渣和高溫腐蝕機理淺談裴玉東(大唐能源化工有限責(zé)任公司010300)【摘要】燃煤鍋爐受熱面的結(jié)渣和高溫腐蝕問題一直凼擾我國電站鍋爐的安全性，對電站的經(jīng)濟性也帶來很大影響。我國電站鍋爐燃煤品質(zhì)較差月．煤質(zhì)多變，很容易引起受熱面的結(jié)渣，由于結(jié)渣造成的出力和熱效率降低分別達(dá)到20％和2．5％。在我國80％以上電站鍋爐存在不同程度的水冷壁高溫腐蝕。對鍋爐受熱面的結(jié)渣和高溫腐蝕問題進行研究具有重要現(xiàn)實意義?！娟P(guān)鍵詞】鍋爐受熱面高溫腐蝕結(jié)渣1研究背景根據(jù)
2、我國的能源政策，我國的動力用煤盡量燃用低品位的劣質(zhì)煤，因此燃煤質(zhì)量偏差，含灰量較高。當(dāng)鍋爐運行時，鍋爐的各受熱面都有不同程度的礦物質(zhì)沉積現(xiàn)象，導(dǎo)致各受熱面產(chǎn)生磨損、腐蝕、積灰和結(jié)渣等一系列問題，使得鍋爐受熱面壽命降低、鍋爐管子爆漏現(xiàn)象頻繁發(fā)生。鍋爐內(nèi)結(jié)渣、沾污、腐蝕所引起的主要問題有以下幾個方面：1)沾污、結(jié)渣會降低爐內(nèi)受熱面的傳熱能力?；椅墼谑軣崦娉练e后，由于其導(dǎo)熱系數(shù)很低，熱阻很大，一般沾污數(shù)小時后水冷壁的傳熱能力會降低30％-60％，使得爐內(nèi)火焰中心后移，爐膛出口煙溫相應(yīng)提高。2)積灰會使省煤器和空氣預(yù)熱器堵塞
3、、傳熱惡化，從而提高排煙溫度，降低鍋爐運行經(jīng)濟性。3)由于總的傳熱阻力增大，會使鍋爐可能無法維持在滿負(fù)荷下運行只好增加投煤量，引起爐膛出口煙溫進一步提高，使灰渣更容易沾在受熱面上，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致發(fā)生一系列鍋爐惡性事故，如過熱器、省煤器管束堵灰、爆裂，空氣預(yù)熱器大量漏風(fēng)，出渣系統(tǒng)堵死。煙溫升高還會導(dǎo)致蒸汽過熱汽溫偏高，使金屬管子處超溫運行狀態(tài)。4)在高溫?zé)煔庾饔孟?，粘結(jié)在水冷壁或高溫過熱器上的灰渣會與管壁發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成高溫腐蝕。發(fā)生高溫腐蝕時的平均水冷壁管腐蝕量可達(dá)1．8—2．6mm／a。如燃用高硫煤時，
4、腐蝕區(qū)受火焰的直接沖刷，其腐蝕速度可達(dá)5mm／a以上，運行不當(dāng)時經(jīng)常發(fā)生爆管停爐。因此，沾污、結(jié)渣可看作高溫腐蝕的前兆。我國電站鍋爐受熱面“四管”因積灰、腐蝕和磨損泄漏爆管而引起的事故f‘分驚人。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，鍋爐的‘陰管’爆漏導(dǎo)致的非計劃停用時問占火電非計劃停用時l’HJ的40％壇右，約占鍋爐停用次數(shù)的70％，損失電量占總損失電量的50％以上?！啊尽簈管”的泄漏爆管事故成為影響鍋爐安全運行的生要原岡，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行影響很大。特別足隨人容最機組的增多，人型電站鍋爐的爆旃I；帶來的損失也越來越大。由了二爆管事故的發(fā)
5、生，檢修時需要大量更換管了，其，世重影響鍋爐機組的安全穩(wěn)定運行，使設(shè)備檢修工作和檢修費用大大增加，有時甚至造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞和人員傷I’：。299全國火電300MWe級機組能效對標(biāo)及競賽第三十九屆年會論文集鍋爐2高溫腐蝕機理及防治2．1水冷壁高溫腐蝕機理根據(jù)高溫腐蝕發(fā)生的原因及腐蝕產(chǎn)物的成分差別，煤粉鍋爐水冷壁高溫腐蝕一般有以下幾種形式：硫酸鹽型高溫腐蝕、硫化物型高溫腐蝕、氯化物型高溫腐蝕以及由還原性氣體引起的高溫腐蝕。2．1．1硫酸鹽型高溫腐蝕對發(fā)生水冷壁高溫腐蝕的腐蝕產(chǎn)物進行分析。發(fā)現(xiàn)部分鍋爐的高溫腐蝕積灰中含有
6、大量的硫與堿金屬元素，它們通常以硫酸鹽、焦硫酸鹽以及三硫酸鐵鈉等復(fù)合硫酸鹽存在。這種腐蝕產(chǎn)物的成分呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，由表及里堿金屬元素和硫元素的含量逐漸遞增。對上述的規(guī)律性變化，國外的許多學(xué)者都作了自己的解釋：一種說法是，堿金屬氧化物首先沉積在水冷壁管子的表面，然后與燃燒產(chǎn)生的硫的氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鹽與焦硫酸鹽，然后這種硫酸鹽或焦硫酸鹽與金屬鐵(鋁)或鐵(鋁)的氧化物發(fā)生反應(yīng)生成三硫酸鐵鈉等復(fù)合硫酸鹽。在液態(tài)條件下，這些反應(yīng)大大加劇，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的高溫腐蝕。另一種普遍為大家所接受的說法是，燃燒產(chǎn)生的堿金屬氧化物
7、與S03反應(yīng)生成氣態(tài)的堿金屬硫酸鹽，在溫度梯度作用下向較冷的管子表面擴散，沉積在水冷壁管子上，隨著灰層的增厚，灰層中的溫度升高，其溫度梯度也比較大，從而使堿金屬元素在沉積物中沿溫度梯度向管子表面進行擴散。同時，燃燒產(chǎn)物中的硫的氧化物也在灰中擴散，其最終結(jié)果是：在金屬表面的灰中含有大量的堿金屬硫酸鹽。硫酸鹽腐蝕過程主要有以下兩種途徑：一種是在附著層中堿金屬硫酸鹽參與作用的氣體腐蝕，即受熱面上熔融的硫酸鹽吸收S03，并在Fe：0。或A120。的作用下，生成復(fù)合硫酸鹽(Na，K)(Fe，A1)(SOt)3：3M2S04+F
8、e203+3S03--)2M2Fe(S04)33M2S04+舢203+3S03--92M3AI(S04)3復(fù)合硫酸鹽不像Fe203那樣在管子表面形成穩(wěn)定的保護膜，當(dāng)K3Fe(SOt)3／Na3Fe(S04)3混合物中鉀與鈉的摩爾比值在1：1與l：4之間時，熔點降低至825。C。這樣，當(dāng)硫酸鹽沉積厚度增加，表面溫度升高至熔點溫度時，F(xiàn)e203氧化
