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读懂锅炉腐蚀、案例与防腐经验,与锅炉“高温腐蚀”说再见!

2016-01-13 15:09:29
作者:本网整理
来源:电力圈微信号

火力发电是我国主要的发电方式,电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一,伴随着我国火电行业的发展而发展。燃煤电站锅炉的水冷壁、过热器、再热器、省煤器管等高温受热

  火力发电是我国主要的发电方式,电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一,伴随着我国火电行业的发展而发展。燃煤电站锅炉的水冷壁、过热器、再热器、省煤器管等高温受热面,常常因高温氧化、腐蚀而造成管道泄露等失效事故。随着大容量、高参数锅炉的应用,这种高温腐蚀现象更加明显,并且严重影响了的安全运行,采取有效抑制高温腐蚀对解决这类常见腐蚀问题具有重要意义。
 


锅炉腐蚀

 

 1 高温腐蚀产生的一般机理

 

 水冷壁烟气侧高温腐蚀的过程比较复杂,目前一般认为高温腐蚀的发生与下列因素有关:

 

 a,燃煤含硫量高;

 

 b,含有可燃物的煤粉火焰直接冲刷壁面;

 

 c,水冷壁经常处于还原性气氛中等。

 

 d,煤的含硫量高时,水冷壁外部沉积物的化学构成易于促成高温腐蚀的发生。

 

 如果水冷壁管壁外部经常遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷,使硫化亚铁(FeS2)随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上,经炉内催化形成的原子S和SO3会使水冷壁产生高温腐蚀;

 

 在缺氧的情况下如果水冷壁面附近的还原性气体H2S和CO的含量较高时,也会使水冷壁产生高温腐蚀。

 

 据研究表明,在还原性气氛下,烟气中H2S的浓度大于0.01%时,会对钢材产生强烈的腐蚀作用,特别是在300℃~500℃范围内,其腐蚀性最强。
 


水冷壁腐蚀

 

 2 防止发生高温腐蚀的措施

 

 针对燃用煤质中含硫量较高的特点,采取了具有针对性的措施,以防止锅炉发生高温腐蚀、避免在炉膛高温区域出现火焰贴壁和还原性气氛:
 


水冷壁涂层失效

 

 1)防止水冷壁发生高温腐蚀措施

 

 a.合理选取热力参数和炉膛结构参数,炉膛出口温度适当。

 

 选取合理的边排燃烧器到侧水冷壁距离,下排燃烧器到冷灰斗拐点距离,可避免火焰直接冲刷水冷壁,防止炉膛水冷壁结渣和产生高温腐蚀。

 

 选取合适的上排燃烧器至屏底距离,控制屏底烟温在较低水平,避免管屏高温腐蚀。

 

 b.合理选择优化内螺纹管的参数,能增强工质侧的传热,降低水冷壁管表面温度水平,防止高温腐蚀发生。

 

 c.燃烬风采用优化的双气流结构和布置形式,燃烬风风口包含两股气流:中央部位的气流是非旋转的气流,它直接穿透进入炉膛中心,补充燃烬所需空气;边部风口采用旋转气流,在水冷壁面形成氧化性气氛,有效防止煤粉粒子冲刷水冷壁。

 

 同时,燃烬风口的布置最优化的布置形式,使燃烬风沿炉宽方向覆盖了整个一次风,防止出现煤粉颗粒逃逸现象,可有效防止燃烧器区域靠近两侧墙处产生高温腐蚀。

 

 d.优化燃烧器扩展锥的角度,防止火焰的过早扩散对水冷壁的冲刷。

 

 e.合理布置燃烧器,使燃烧器距离侧墙以及冷灰斗具有足够的距离,防止火焰冲刷水冷壁。

 

 f.优化燃尽风的布置,在布置主燃尽风的基础上,在靠近侧墙布置侧燃尽风,形成低温的风屏,保护火焰冲刷侧墙。

 

 g.上述措施对减轻水冷壁高温腐蚀有一定效果,但还不能根治。

 

 根据某电厂300MW炉和某电厂600MW炉燃烧高硫无烟煤的设计经验,推荐用户水冷壁和高温受热面的做抗腐蚀喷涂处理,尽管做喷涂处理的一次性投资高,但可避免因腐蚀减薄而频繁停炉换管,对长期运行来说还是合算的。

 

 2)防止对流受热面发生高温腐蚀措施

 

 a.合理布置受热面位置,使工质温度高的受热面处于烟温相对较低的区域。

 

 烟气从炉膛出口依次冲刷到屏式过热器、高温过热器、高温再热器,这几级受热面中工质的温度是由低到高的;另外烟温较高区域的屏式过热器、高温过热器和高温再热器的受热面采用顺流布置,入口处的烟温较高。

 

 这样可以保证受热面管表面的温度处于较低的水平,较低的壁温能够有效的防止高温腐蚀。

 

 b.采用节流圈减少管间偏差,控制受热面壁温水平,使其低于高温腐蚀发生的温度,能够有效避免高温腐蚀。

 

 c.受热面管选材中注意采用了抗腐蚀性能良好的钢材。屏式过热器、高温过热器和高温再热器管材都采用了大量的SA-213TP347H奥氏体不锈钢。

 

 3 防止发生高温腐蚀的实例

 

 (一)某厂一期、二期2×300MW锅炉

 

 工程设计煤种的收到基含硫量为2.9%,校核煤1含硫量为4.5%,校核煤2含硫量为2.86%。为了防止水冷壁高温腐蚀,采用了如下一系列措施:

 

(1)在水冷壁高温区域,向火面水冷壁采用热喷涂铝技术,通过热喷涂铝的方法,在管壁表面形成一薄铝层,靠铝层表面形成的一层致密的Al2O3达到防腐蚀目的。

 

(2)采用水平浓淡燃烧器,向火面为浓粉一次风,背火面为淡煤粉一次风,使水冷壁附近保持氧化性气氛。

 

(3)采用小切圆,每一角燃烧器分两组水平浓淡燃烧器,较高的一次风率、周界风率及一次风速和周界风速等,以防止火焰冲刷水冷壁。

 

(4)大炉膛、燃烧器分两组等以降低炉膛壁面热负荷。

 

(5)运行时注意均匀配风,防止火焰偏斜贴壁。

 

 一期两台炉分别于1999年和2000年投产,二期两台炉于2004年投产,水冷壁运行情况良好。

 

 (二)某厂一期、二期2×300MW型火焰锅炉

 

 工程设计煤种的收到基硫分为: 2.29%,实际运行煤质有一定波动,一般在2.5~2.7%,有时可达到4%。四台炉投产时间为:1998年12月、1999年8月、2003年3月、2003年8月。最初投运时水冷壁没有进行喷涂,运行一段时间后在上炉膛直管区普遍出现腐蚀减薄,主要在炉拱上方没有卫燃带覆盖的区域,侧墙更加严重,腐蚀速度达到1.5mm/年。后来电厂在水冷壁侧墙做了超音速喷涂,喷涂材料为CT45(一种镍基的铬镍合金),运行情况良好。在分隔屏下部也出现过高温腐蚀,电厂于1999年对#2炉的分隔屏腐蚀区域做了一次喷涂,但该涂层只防腐不防磨,在运行一段时间后就被磨掉了,2004年电厂又找国内另外一个厂家做了喷涂,这次的喷涂材料不仅防腐,还耐磨,运行效果良好。

 

                                                                                                                                                                                                                       责任编辑:周娅

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标签: 腐蚀, 高温腐蚀, 锅炉

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