電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕的原因及防治措施

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1、電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕的原因及防治措施河北國華定州發(fā)電有限責任公司摘要：木文對電廠鍋爐水冷壁硫化物高溫腐蝕機理進行闡釋，分析了電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕的原因，最后提出電廠鍋爐水冷壁高溫腐蝕預防及綜合治理。關鍵詞：電廠鍋爐；水冷壁管；高溫腐蝕近年來，受煤炭市場影響，鍋爐燃煤品質(zhì)下降，鍋爐受熱面高溫腐蝕現(xiàn)象較為普遍，特別是亞臨界、貧煤鍋爐水冷壁管的高溫腐蝕問題日益突出，部分電廠己造成多次水冷壁爆管，每次檢修須更換大量因腐蝕超標的水冷壁管道，造成極大的人力、物力浪費，嚴重威脅電廠的安全經(jīng)濟運行，是導致電廠非計劃停運的一個重要因素。1電廠鍋爐水冷壁硫化物高溫腐蝕機理1.1游離態(tài)硫引起的

2、高溫腐蝕游離態(tài)硫引起的高溫腐蝕機理較為簡單，當管壁溫度達到350°C時，就會發(fā)牛.高溫腐蝕，其反應式如下：Fe+[S]→FeS游離態(tài)硫?qū)﹀仩t水冷壁的腐蝕是通過[S]的直接滲透作用，對水冷壁表面的氧化膜產(chǎn)生破壞，從而與Fe直接發(fā)生反應，使內(nèi)部硫化，導致表面氧化膜疏松、開裂甚至剝落，引發(fā)水冷壁高溫腐蝕。游離態(tài)硫的牛.成形式有多種途徑：1＞、黃鐵礦粉末受熱分解，放出游離硫和硫化亞鐵：FeS2→[S]+FeS2)、硫化氫與氧氣反應生成游離態(tài)[S]:2H2S+O2→2[S]+2H203｝、一定濃度的H2S和S02發(fā)生反應生成游離態(tài)[S]:2H2S+SO2&ra

3、rr;3[S]+2H21.2硫化氫氣體引起的高溫腐蝕高硫煤在水冷壁面附近，由于煙氣中含氧量較低并存在(C0+C02)等還原性氣氛吋，會產(chǎn)生一定量的H2S氣體，其含量與CO含量成正比。試驗表明，當CO/(CO十C02)的濃度由8%上升到50%時，H2S的濃度則由0.02%上升到0.11%,高溫腐蝕速度可以達到llmm/a。硫化氫氣體引起的高溫腐蝕機理:硫化氫氣體和游離態(tài)[S]—樣具奮滲透作用，它可沿金屬晶界穿過致密的磁性氧化鐵層，和FeO以及Fe發(fā)生反應，從而腐蝕水冷壁管。其反應式如下：H2S+FeO→FeS+H20H2S+Fe→FeS+H2由于S2-具冇較強的

4、的還原性，在還原氣體中能保持穩(wěn)定，否則就被氧化成單質(zhì)硫或更高的硫的氧化物。因此當煙氣中的氧化性氣體達到一定分壓吋，發(fā)生的如下的反應：FeS+O2→FeO+2[S]生成的[S】一部分往垢層內(nèi)滲透，另一部分向外擴散。進一步的腐蝕鍋爐水冷壁。1.3還原性氣氛引起的高溫腐蝕在還原性氣氛吋(CO>0.5%),不但會存在大量的H2S氣體，造成腐蝕，而且CO本身也直接參與腐蝕。2電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕的原因電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕的原因可歸納為以下幾個方面：2.1煤質(zhì)含硫量高筆者所調(diào)研的鍋爐設計煤含硫量為1.32%,現(xiàn)燃用煤含硫量遠高于設計值，平均含硫量為1.99%，高吋可達

5、2.7%。由于含硫量增加，燃燒過程中產(chǎn)生的S、H2S、S02、S03明顯增多，而這些成分的大量存在是水冷壁管出現(xiàn)高溫硫腐蝕的主要原因。2.2煤粉氣流的沖刷煤中的硫主要以游離硫和黃鐵礦石方式存在，由于黃鐵礦較難磨碎，顆粒較人，易在水冷壁附近聚集，當接觸到水冷壁管后，順著管子的圓弧面聚集到管壁與鰭片連接處，這就是水冷壁兩側(cè)管壁減薄的原因。鍋爐燃燒為四角切園方式，可確保煤粉氣流在爐內(nèi)混合充分，但該布置方式是否偏斜取決于各角風量的平衡及燃燒器的安裝質(zhì)量。從試驗結果看，鍋爐后墻水冷壁區(qū)域無論何種工況,CO濃度均較高，而k后墻的煙氣溫度也較前墻的高，幾個調(diào)整工況對后墻的改善程度有限，所以火焰

6、存在沖刷后墻水冷壁的現(xiàn)象，加劇了高溫腐蝕的程度。由于火焰偏斜，部分區(qū)域管壁溫度明顯升高，高溫腐蝕更加嚴重。試驗室結果表明，當水冷壁管壁溫度在400?500°C范圍內(nèi)吋，高溫腐蝕速度隨壁面溫度升高呈指數(shù)關系，由于研宄的鍋爐為亞臨界參數(shù)，其飽和水溫度約為360°C,水冷壁管的外壁溫度可達400'C或更高。在相同的H2S濃度下，當管子壁溫低于300°C吋，腐蝕速度很慢或不腐蝕。而當壁溫在400°C以上時，腐蝕速度將成倍增加。2.2煤粉均勻性差鍋爐煤粉細度R90大致在7—10%,對于0前煤質(zhì)，煤粉細度處于正常水平，但R200在1?2%之間，煤粉均勻性較差，存在較粗的顆粒。由于粗顆粒的比例

7、增多，在氣流貼壁吋，水冷壁管磨損增人，極易破壞水冷壁管表面的氧化層，使高溫腐蝕速度加快。2.3鍋爐運行氧量偏低鍋爐設計過?？諝庀禂?shù)為1.25,相當氧量為4.0%左右，但實際運行中氧量僅控制較低，造成爐內(nèi)缺氧，還原氣氛更強，腐蝕加劇。由于煤質(zhì)灰分遠高于設計值，造成同等負荷吋的灰量遠大于設計狀況，預熱器和除塵器經(jīng)常超負荷運行。由于設備設計余量冇限，經(jīng)常會造成空預器煙道處和除塵器大量積灰，造成送引風機風量不足，使鍋爐在長期中高負荷運行吋氧量偏低，也增加了高溫腐蝕的發(fā)生。3電廠鍋爐水冷壁