ster电厂锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及对策

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1、STER电厂锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及对策　　【摘要】本文针对该厂锅炉右侧水冷壁24～30m标高区域发生的高温腐蚀进行了详细的原因分析，指出燃煤中硫的含量较高，运行中总的用风量偏小，炉内风粉分配不均匀，右侧水冷壁局部区域出现还原性气氛，造成了水冷壁外表的高温腐蚀。通过对一、二次风粉系统的调整，炉内热负荷分配的均匀性大大提高，两侧给水流量偏差在50t/h以下，炉内火焰中心正常，四周水冷壁区域处在较均匀性的氧化性气氛中，水冷壁的高温腐蚀可有效地遏制。　　【关键词】水冷壁高温腐蚀原因分析运行调整　　1设备简介　　STER电厂1#炉是由J

2、K锅炉厂制造的1650t/h，一次中间再热，塔式布置，固态排渣，前后墙布置旋流燃烧器的亚临界低倍率强制循环煤粉炉。制粉系统由6台MPS-245型中速磨煤机组成。锅炉前后墙上各有三层WSF型扰动式双二次风旋流式燃烧器，分别位于16、24、32米标高，每一台磨煤机对应其中某一层的4只燃烧器，共计24个燃烧器。　　主要参数：　　额定蒸发量1650t/h主汽压力17.46MPa　　主汽温度540℃再热蒸汽出口/入口压力4.0/4.2MPa　　再热蒸汽出口/入口温度540/333℃给水温度255℃　　排烟温度139℃锅炉效率90.5%8　　炉

3、膛出口空气过剩系数1.25　　2水冷壁高温腐蚀情况　　1#炉于1991年投产，在今年9月份小修中发现水冷壁发生高温腐蚀。水冷壁规格为ф32×6.3mm，材质为15020.1（相当于中国钢号16Mo）。水冷壁腐蚀特征如下：（1）停炉后宏观检查，发生腐蚀的水冷壁区域较多。主要在24～32m标高，即第二层燃烧器和第三层燃烧器之间，前后水冷壁的右半部分和右侧墙水冷壁；（2）前后水冷壁腐蚀较轻，右侧中部水冷壁腐蚀严重，腐蚀深度在1～2.5mm之间；（3）前后水冷壁外层为灰白色，其下层为暗红色，属于Fe2O3产物。右侧水冷壁外层为灰白色，其下层

4、为黑色结构物，机械剥离时，外层呈小颗粒，与黑色结构物结合不很牢固，但黑色物与管壁结合牢固，分离时成小片状比较脆，难以碾成粉末，黑色物属于Fe3O4产物。打磨腐蚀层后钢管表面有金属光泽，未发现机械和热应力腐蚀疲劳裂纹。　　3高温腐蚀机理　　炉内水冷壁发生腐蚀的根源取决于燃烧过程。燃料的品质、燃烧器和炉膛的特征对炉膛发生腐蚀及其燃烧好坏有着重要的影响。通常情况下烟气侧的高温腐蚀归纳为，当燃料中含硫量较高，水冷壁管的壁温大于300℃，一次风煤粉火焰直接冲刷水冷壁管，局部缺氧呈还原性气氛。当CO含量0.9～4.9%，H2S>0.01%时，高

5、温腐蚀不可避免。8　　由于烟气中H2S气体浓度随着局部过剩空气系数的减小而增大，特别当低于0.8时，H2S气体浓度会迅速升高。当一次风煤粉火焰直接喷向水冷壁时，不仅能增加局部热负荷，同时H2S气体的浓度形成的速度加快。而H2S气体是造成高温腐蚀的主要原因。　　目前国内还没有有关判定水冷壁是否腐蚀的数据标准。通常只对水冷壁附近的氧量和CO浓度进行分析，来判定高温腐蚀，迄今为止也无经过科学论证的有关氧量和CO浓度的极根值，其原因是烟气的成份、流动情况以及腐蚀的机理错综复杂，此外燃烧的边界条件也对水冷壁的腐蚀起着重要的作用。目前暂采用德国

6、steag电力公司的准则，即锅炉水冷壁壁面在CO1%的氧化气氛下运行将不会发生高温腐蚀。否则，在还原性气氛下运行将产生高温腐蚀。　　4高温腐蚀原因　　4.1燃煤中硫成分含量偏高　　对于锅炉炉膛而言，一旦满足诱发高温腐蚀的还原性气氛，无论是高硫煤还是低硫煤都会存在高温腐蚀，而煤的含硫量大小决定着腐蚀的速度。　　我国动力用煤的含硫量一般在0.5～1.5%之间，近年来由于煤炭资源的紧张，含硫量较低的煤难以保证供应。查阅化学车间今年上半年燃煤含硫量的成份，大部分燃煤分析基硫含量在1～2%之间，折算成收到基有时Sar将大于2%。煤中较高的硫含

7、量是高温腐蚀的内在条件。　　4.2低氧燃烧8　　（1）由于用电量紧张，锅炉一直在较大负荷下运行，总的送风量偏小，低氧燃煤对火焰长度和最大热负荷有很大的影响。随着炉膛出口过剩空气系数的减小，火焰长度增加，据国外资料介绍，当炉膛出口过剩系数从1.2降到1.02，燃烧器火焰长度增加30%，侧水冷壁热负荷增加27%，形成运行人员习惯较小的送风量运行方式来自于如下技术思路：1）较小的送风量运行有利于降低一级低温过热器的汽温和壁温，即减小低温过热器的对流换热来保证低温过热器的安全。技术思路是可以考虑的，但送风量不能太小，进入炉内的风量应确保锅炉

8、最佳运行所需的风量。对于燃用烟煤的煤粉炉，最佳炉膛出口过量空气系数应在1.15～1.20。事实上控制火焰中心和保证热负荷的均匀度是确保受热面安全的关键所在；2）较小的送风量运行有利于降低低温再热器的汽温和壁温，保证低温再热器的安全。由