电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀的原因及防治措施

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1、电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀的原因及防治措施河北国华定州发电有限责任公司摘要：木文对电厂锅炉水冷壁硫化物高温腐蚀机理进行阐释，分析了电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀的原因，最后提出电厂锅炉水冷壁高温腐蚀预防及综合治理。关键词：电厂锅炉；水冷壁管；高温腐蚀近年来，受煤炭市场影响，锅炉燃煤品质下降，锅炉受热面高温腐蚀现象较为普遍，特别是亚临界、贫煤锅炉水冷壁管的高温腐蚀问题日益突出，部分电厂己造成多次水冷壁爆管，每次检修须更换大量因腐蚀超标的水冷壁管道，造成极大的人力、物力浪费，严重威胁电厂的安全经济运行，是导致电厂非计划停运的一个重要因素。1电厂锅炉水冷壁硫化物高温腐蚀机理1.1游离态硫引起的

2、高温腐蚀游离态硫引起的高温腐蚀机理较为简单，当管壁温度达到350°C时，就会发牛.高温腐蚀，其反应式如下：Fe+[S]→FeS游离态硫对锅炉水冷壁的腐蚀是通过[S]的直接渗透作用，对水冷壁表面的氧化膜产生破坏，从而与Fe直接发生反应，使内部硫化，导致表面氧化膜疏松、开裂甚至剥落，引发水冷壁高温腐蚀。游离态硫的牛.成形式有多种途径：1＞、黄铁矿粉末受热分解，放出游离硫和硫化亚铁：FeS2→[S]+FeS2)、硫化氢与氧气反应生成游离态[S]:2H2S+O2→2[S]+2H203｝、一定浓度的H2S和S02发生反应生成游离态[S]:2H2S+SO2&ra

3、rr;3[S]+2H21.2硫化氢气体引起的高温腐蚀高硫煤在水冷壁面附近，由于烟气中含氧量较低并存在(C0+C02)等还原性气氛吋，会产生一定量的H2S气体，其含量与CO含量成正比。试验表明，当CO/(CO十C02)的浓度由8%上升到50%时，H2S的浓度则由0.02%上升到0.11%,高温腐蚀速度可以达到llmm/a。硫化氢气体引起的高温腐蚀机理:硫化氢气体和游离态[S]—样具奋渗透作用，它可沿金属晶界穿过致密的磁性氧化铁层，和FeO以及Fe发生反应，从而腐蚀水冷壁管。其反应式如下：H2S+FeO→FeS+H20H2S+Fe→FeS+H2由于S2-具冇较强的

4、的还原性，在还原气体中能保持稳定，否则就被氧化成单质硫或更高的硫的氧化物。因此当烟气中的氧化性气体达到一定分压吋，发生的如下的反应：FeS+O2→FeO+2[S]生成的[S】一部分往垢层内渗透，另一部分向外扩散。进一步的腐蚀锅炉水冷壁。1.3还原性气氛引起的高温腐蚀在还原性气氛吋(CO>0.5%),不但会存在大量的H2S气体，造成腐蚀，而且CO本身也直接参与腐蚀。2电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀的原因电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀的原因可归纳为以下几个方面：2.1煤质含硫量高笔者所调研的锅炉设计煤含硫量为1.32%,现燃用煤含硫量远高于设计值，平均含硫量为1.99%，高吋可达

5、2.7%。由于含硫量增加，燃烧过程中产生的S、H2S、S02、S03明显增多，而这些成分的大量存在是水冷壁管出现高温硫腐蚀的主要原因。2.2煤粉气流的冲刷煤中的硫主要以游离硫和黄铁矿石方式存在，由于黄铁矿较难磨碎，颗粒较人，易在水冷壁附近聚集，当接触到水冷壁管后，顺着管子的圆弧面聚集到管壁与鳍片连接处，这就是水冷壁两侧管壁减薄的原因。锅炉燃烧为四角切园方式，可确保煤粉气流在炉内混合充分，但该布置方式是否偏斜取决于各角风量的平衡及燃烧器的安装质量。从试验结果看，锅炉后墙水冷壁区域无论何种工况,CO浓度均较高，而k后墙的烟气温度也较前墙的高，几个调整工况对后墙的改善程度有限，所以火焰

6、存在冲刷后墙水冷壁的现象，加剧了高温腐蚀的程度。由于火焰偏斜，部分区域管壁温度明显升高，高温腐蚀更加严重。试验室结果表明，当水冷壁管壁温度在400〜500°C范围内吋，高温腐蚀速度随壁面温度升高呈指数关系，由于研宄的锅炉为亚临界参数，其饱和水温度约为360°C,水冷壁管的外壁温度可达400'C或更高。在相同的H2S浓度下，当管子壁温低于300°C吋，腐蚀速度很慢或不腐蚀。而当壁温在400°C以上时，腐蚀速度将成倍增加。2.2煤粉均匀性差锅炉煤粉细度R90大致在7—10%,对于0前煤质，煤粉细度处于正常水平，但R200在1〜2%之间，煤粉均匀性较差，存在较粗的颗粒。由于粗颗粒的比例

7、增多，在气流贴壁吋，水冷壁管磨损增人，极易破坏水冷壁管表面的氧化层，使高温腐蚀速度加快。2.3锅炉运行氧量偏低锅炉设计过剩空气系数为1.25,相当氧量为4.0%左右，但实际运行中氧量仅控制较低，造成炉内缺氧，还原气氛更强，腐蚀加剧。由于煤质灰分远高于设计值，造成同等负荷吋的灰量远大于设计状况，预热器和除尘器经常超负荷运行。由于设备设计余量冇限，经常会造成空预器烟道处和除尘器大量积灰，造成送引风机风量不足，使锅炉在长期中高负荷运行吋氧量偏低，也增加了高温腐蚀的发生。3电厂锅炉水冷壁