某发电公司2号炉水冷壁高温腐蚀原因研究和处理措施

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1、某发电公司2号炉水冷壁高温腐蚀原因研究和处理措施摘要：在2008年石门电厂#2机组大修锅炉本体检修中，发现水冷壁后墙及右墙高负荷区存在区域性腐蚀现象，本文就此问题展开探讨，分析其原因，提出防范措施。关键词：水冷壁；燃烧器；高温腐蚀中图分类号:TK224.91•设备简介大唐石门发电有限责任公司2X300WM机组的锅炉采用哈尔滨锅炉厂引进的美国CE公司设计制造技术，为1021t/h亚临界压力、中间一次再热自然循环汽包锅炉。锅炉设计为单炉膛，倒U型布置，平衡通风，直流式燃烧器正四角切燃烧。炉膛宽12802mm,深为12808mm。

2、水冷壁由内螺纹管及膜式水冷壁组成，在炉膛中热负荷较高的区域采用内螺纹管以防止管内产生膜态沸腾。为避免水冷壁吸热偏差，炉膛四角设计成大切角，每个大切角为独立循环回路，有16根水冷壁管。整个水冷壁划分为28个自然循环回路。水冷壁管规格为①63.5X8,材质为20G,全炉总计944根。锅炉每角布置5层煤粉燃烧器，从下到上依次为A、B、C、D、E层燃烧器，其中A、B层直流双通道固定式燃烧器,C、D、E层为浓淡型直流宽调节比燃烧器，整个燃烧器系统位于标高约从17.24m至27.80m的范围内。2•缺陷概述2008年#2炉大修中，检查发

3、现水冷壁后墙右数第66根至第119根（实际标高约为23.40m至26.90m,为D层燃烧器中部往上3.5米区域）以及水冷壁右墙前数第79根至第113根（实际标高19.3m至22.Im,为C层燃烧器处管排安装焊口往下0.6米开始往下2.2米的区域），存在大面积高温腐蚀痕迹。腐蚀的水冷壁管向火侧呈现松树皮状，表面凹凸不平，局部区域有腐蚀坑，横截面向火侧呈现出三角形，最薄处约4.6mm,典型腐蚀如下图片所示。3.腐蚀机理水冷壁高温腐蚀产生机理根据化学反应不同分为2种类型，即硫化物型和硫酸盐型。硫化物型腐蚀，即煤粉中FeS2附着在水

4、冷壁管上，在高温（约350°C）下受热分解成FeS和S,FeS进一步氧化成Fe2S3,从而破坏管壁。硫酸盐型腐蚀，即煤粉中碱金属氧化物与燃烧产生的SO3化合成硫酸盐（M2SO4）,而附着在管壁上硫酸盐与Fe2S3、S03进一步发生反应：3M2S04+Fe2S3+3S03—2M3Fe（S04）3一般正常情况下，高温烟气会使Fe氧化成Fe203,对管壁产生保护作用。一旦这层致密的氧化层被M3Fe(S04)3破坏，高温腐蚀便产生了。燃煤中硫分越高，单位量煤粉燃烧时产生S03更多，而过量S03也能直接和M2S04发生反应：M2S04

5、+S03—M2S207相比于M3Fe(S04)3,液态的焦性硫酸盐M2S207具有更强腐蚀性。在实际中，焦性硫酸盐M2S207和碱金属硫酸盐M3Fe(S04)3是我们常见的锅炉焦块重要成分。有资料表明，管壁温度和烟气温度在一定范围内(烟温不超过1400°C,管壁温度在510至690°C之间)，硫酸盐型腐蚀是随着管壁温度升高而变得严重。实际情况中的高温腐蚀具体是属于硫化型腐蚀还是硫酸盐型腐蚀，需要对腐蚀产物进行化学成分分析才可确定。因此，在一定的管壁温度范围内，煤中硫和碱金属含量越多，这种高温腐蚀也就越严重。另外，管壁结渣或高

6、温结焦与高温腐蚀有相互促进作用。4•原因分析4.1入炉煤含硫量长期偏离设计值。近年来煤炭市场的供应不断紧张，公司机组掺烧煤比例不断加大，煤中硫份的含量也呈上升趋势，最高曾达3%以上,入炉煤含硫量长期高于设计值。4.2高负荷区域水冷壁管存在超温现象。我厂额定蒸汽参数为540°C,设计炉膛出口烟温994°C,正常运行工况下，水冷壁管壁温度不会超过450°C(20G使用极限温度为45CTC)。相关研究资料表明，烟温在1000°C左右，水冷壁管温度要高于560°C,高温腐蚀才会有剧烈发展趋势。那么造成水冷壁区域局部高温腐蚀的直接原因

7、是被腐蚀区域运行中管壁严重超温。通过调查了解运行、检修情况及大修前冷态试验，我们发现：(1)运行中被腐蚀区域附近A3?B3?C3?A4燃烧器相应的一次风管送粉不畅，检修中发现B3、A4、A3燃烧器喷口大量结焦，烧损变形。(2)大修前锅炉冷态试验中发现B3—次风风速明显偏低，一次风口中心线向右墙偏斜。以上两点说明运行中腐蚀区域附近的燃烧器一次风切园中心向#3角偏移造成火焰刷墙，火焰刷墙造成局部管壁严重超温，随着管表面结焦结渣日趋严重，导致传热恶化，管壁温度升高，超温区域的高温腐蚀也就形成了。一次风切圆为逆时针方向旋转，在标高上

8、则体现为后墙腐蚀区域位置略高于右墙腐蚀区域。4.3低负荷时为保证再热汽温采取的富氧燃烧措施加剧了高温腐蚀。由于石电机组大多时候在电网中承担调峰的角色，且因设计上的原因，低负荷时再热汽温偏低，常采取提高氧量的措施提高再热汽温，导致富氧燃烧过程中产生大量S03气体,加剧了高温腐蚀的产生与发展。