锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理浅谈.pdf

《锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理浅谈.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、全国火电300MWe级机组能效对标及竞赛第三}’九届年会论艾集锅炉锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理浅谈裴玉东(大唐能源化工有限责任公司010300)【摘要】燃煤锅炉受热面的结渣和高温腐蚀问题一直凼扰我国电站锅炉的安全性，对电站的经济性也带来很大影响。我国电站锅炉燃煤品质较差月．煤质多变，很容易引起受热面的结渣，由于结渣造成的出力和热效率降低分别达到20％和2．5％。在我国80％以上电站锅炉存在不同程度的水冷壁高温腐蚀。对锅炉受热面的结渣和高温腐蚀问题进行研究具有重要现实意义。【关键词】锅炉受热面高温腐蚀结渣1研究背景根据

2、我国的能源政策，我国的动力用煤尽量燃用低品位的劣质煤，因此燃煤质量偏差，含灰量较高。当锅炉运行时，锅炉的各受热面都有不同程度的矿物质沉积现象，导致各受热面产生磨损、腐蚀、积灰和结渣等一系列问题，使得锅炉受热面寿命降低、锅炉管子爆漏现象频繁发生。锅炉内结渣、沾污、腐蚀所引起的主要问题有以下几个方面：1)沾污、结渣会降低炉内受热面的传热能力。灰污在受热面沉积后，由于其导热系数很低，热阻很大，一般沾污数小时后水冷壁的传热能力会降低30％-60％，使得炉内火焰中心后移，炉膛出口烟温相应提高。2)积灰会使省煤器和空气预热器堵塞

3、、传热恶化，从而提高排烟温度，降低锅炉运行经济性。3)由于总的传热阻力增大，会使锅炉可能无法维持在满负荷下运行只好增加投煤量，引起炉膛出口烟温进一步提高，使灰渣更容易沾在受热面上，形成恶性循环，导致发生一系列锅炉恶性事故，如过热器、省煤器管束堵灰、爆裂，空气预热器大量漏风，出渣系统堵死。烟温升高还会导致蒸汽过热汽温偏高，使金属管子处超温运行状态。4)在高温烟气作用下，粘结在水冷壁或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀。发生高温腐蚀时的平均水冷壁管腐蚀量可达1．8—2．6mm／a。如燃用高硫煤时，

4、腐蚀区受火焰的直接冲刷，其腐蚀速度可达5mm／a以上，运行不当时经常发生爆管停炉。因此，沾污、结渣可看作高温腐蚀的前兆。我国电站锅炉受热面“四管”因积灰、腐蚀和磨损泄漏爆管而引起的事故f‘分惊人。据有关资料统计，锅炉的‘阴管’爆漏导致的非计划停用时问占火电非计划停用时l’HJ的40％坛右，约占锅炉停用次数的70％，损失电量占总损失电量的50％以上。“【『q管”的泄漏爆管事故成为影响锅炉安全运行的生要原冈，对电网的稳定运行影响很大。特别足随人容最机组的增多，人型电站锅炉的爆旃I；带来的损失也越来越大。由了二爆管事故的发

5、生，检修时需要大量更换管了，其，世重影响锅炉机组的安全稳定运行，使设备检修工作和检修费用大大增加，有时甚至造成设备的严重损坏和人员伤I’：。299全国火电300MWe级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集锅炉2高温腐蚀机理及防治2．1水冷壁高温腐蚀机理根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物的成分差别，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般有以下几种形式：硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及由还原性气体引起的高温腐蚀。2．1．1硫酸盐型高温腐蚀对发生水冷壁高温腐蚀的腐蚀产物进行分析。发现部分锅炉的高温腐蚀积灰中含有

6、大量的硫与碱金属元素，它们通常以硫酸盐、焦硫酸盐以及三硫酸铁钠等复合硫酸盐存在。这种腐蚀产物的成分呈现规律性的变化，由表及里碱金属元素和硫元素的含量逐渐递增。对上述的规律性变化，国外的许多学者都作了自己的解释：一种说法是，碱金属氧化物首先沉积在水冷壁管子的表面，然后与燃烧产生的硫的氧化物发生反应，生成硫酸盐与焦硫酸盐，然后这种硫酸盐或焦硫酸盐与金属铁(铝)或铁(铝)的氧化物发生反应生成三硫酸铁钠等复合硫酸盐。在液态条件下，这些反应大大加剧，从而导致严重的高温腐蚀。另一种普遍为大家所接受的说法是，燃烧产生的碱金属氧化物

7、与S03反应生成气态的碱金属硫酸盐，在温度梯度作用下向较冷的管子表面扩散，沉积在水冷壁管子上，随着灰层的增厚，灰层中的温度升高，其温度梯度也比较大，从而使碱金属元素在沉积物中沿温度梯度向管子表面进行扩散。同时，燃烧产物中的硫的氧化物也在灰中扩散，其最终结果是：在金属表面的灰中含有大量的碱金属硫酸盐。硫酸盐腐蚀过程主要有以下两种途径：一种是在附着层中碱金属硫酸盐参与作用的气体腐蚀，即受热面上熔融的硫酸盐吸收S03，并在Fe：0。或A120。的作用下，生成复合硫酸盐(Na，K)(Fe，A1)(SOt)3：3M2S04+F

8、e203+3S03--)2M2Fe(S04)33M2S04+舢203+3S03--92M3AI(S04)3复合硫酸盐不像Fe203那样在管子表面形成稳定的保护膜，当K3Fe(SOt)3／Na3Fe(S04)3混合物中钾与钠的摩尔比值在1：1与l：4之间时，熔点降低至825。C。这样，当硫酸盐沉积厚度增加，表面温度升高至熔点温度时，Fe203氧化