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420t/h锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及预防对策
发布时间：2013-10-07 08:58 来源：未知
1、设备概况
菏泽发电厂2号炉为SG - 420／13.7 - M419超高压、中间再热、自然循环、单汽包、固态排渣煤粉炉，Ⅱ型露天布置，炉膛断面为9 600 mm×8 840 mm，水冷壁管为d60 mm×7 mm的20号无缝鳍片管，前后墙各布置120根，两侧墙各布置104根；采用直流燃烧器，四角布置，每角燃烧器设置8层喷口（其中煤粉喷口3层，二次风喷口4层，三次风喷口1层），两层油枪。制粉系统为钢球磨煤机中间贮仓式，热风送粉，配备2台钢球磨煤机。该炉于1992年投产发电。锅炉设计煤种为山西混煤（无烟煤十贫瘦煤），其应用基元素分析见表1。
2005年4月12日，2号锅炉发生水冷壁爆管，停炉后测量水冷壁厚度发现，在标高(12～16)m之间，管壁减薄较严重，最薄的地方管壁厚度仅1 mm左右。更换前后及两侧墙水冷壁管总计116根，�；�14天，少发电约4 000万kW-h。若按照2001年4月大修至今累计运行28 000 h估算，其10 000 h的最大腐蚀速度超过2 mm，超过了一般高温腐蚀的速度。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、高温腐蚀的原因分析
检查发现，高温腐蚀发生在燃烧器区域四面水冷壁的向火面，管壁上的附着物由外到内呈灰色一黄色、砖红色一黑色、黑色一黑色等3种形态，且有分层现象。取样分析发现，样品元素中都含有大量的硫，且均含碱金属氧化物Mg0、K20、Na20，硫化物FeS、FeS2，Fe2 03等，有的部位腐蚀物含量明显偏高，初步推断水冷壁附近存在硫酸盐、硫化氢、硫化铁3种类型的高温腐蚀反应，导致管壁减薄。造成该炉高温腐蚀的原因主要有：
(1)燃用煤种的影响。菏泽发电厂2号锅炉燃煤为无烟煤十贫瘦煤的混煤，空气干燥基挥发分V。d在10%左右，属于难燃煤种，燃尽度差，因而燃烧时煤糊火焰拖长，大量煤粉粒子在到达水冷壁附近才开始燃烧和燃尽，未燃尽的碳进一步燃烧时又形成缺氧区，从而形成还原性气氛和高的H。S浓度，使高温腐蚀加剧。另外，从近期燃用煤种的化验分析结果来看，燃用煤种含硫量过大，平均含硫量S在1.35%左右（设计为0.34%）。根据一般的高温腐蚀规律，煤的含硫量超过1.0%后就容易发生高温腐蚀。高硫煤在氧量不足的环境下燃烧，容易产生H2S等腐蚀性气体，与管壁表面的铁或氧化铁作用对管壁产生腐蚀，同时H2S和S02置换产生原子S，可以促进硫化铁型腐蚀。而且在高温下会破环管壁的Fe203�；つ�，侵蚀管子直接与金属铁反应，致使金属管壁不断减薄。垢物元素分析表明：灰垢元素分析中有的S元素成分达到33.4%，是形成硫化氢型高温腐蚀的必要条件之一。此外，从近期的煤粉细度分析结果来看，R90平均在19. 8%左右，煤粉明显偏粗。由于煤粉偏粗，容易造成着火延迟，粗煤粉被分离到水冷壁区域，在此区域内氧量并不充分，经过燃烧耗氧，易形成还原性气氛(CO、H2S)。在还原性气氛下，没有完全燃烧的游离硫和硫化物与金属管壁发生反应，引起高温腐蚀。
(2)水冷壁附近呈还原性气氛。2001年4月为提高低负荷稳燃能力，将下两层一次风喷嘴合并改造为一个整体的双通道燃烧器，采用送风机出口的冷风供作腰部风，以调节回流区大小。这样由于单只燃烧器的热功率增加，使炉内局部区域的燃烧强度加大，加之该种燃烧器出口的一次风动量低，除少量冷风供作腰部风用以冷却喷口及调节回流区大小外，二次风量相对偏小，从而减弱了燃烧器出口的射流刚性，进而影响到炉内空气动力场，致使燃烧器出口的射流形成偏转冲刷水冷壁。另外，由于着火后期靠近水冷壁区域，氧量供应不足，容易产生还原性气氛，并在水冷壁区域形成一定浓度的S03、H2S腐蚀性气体。同时，随着负荷高低的变化（如：在低负荷运行时炉内氧量相对较高，在高负荷运行时炉内氧量相对较偏低），配风方式的不同等，在氧化和还原性气氛交替存在时，硫化铁型(FeS2)反应也会交替发生，形成分层腐蚀。
(3)燃烧工况不完善、燃烧切圆过大、锅炉配风不佳等易造成煤粉在水冷壁附近强烈燃烧或直接冲刷水冷壁，水冷壁附近烟气形成较重的还原性气氛，腐蚀介质大太增加，导致水冷壁发生高温腐蚀。
(4)水冷壁管壁温度偏高。该锅炉为超高压自然循环汽包锅炉，饱和水温较高，在额定汽包压力下计算的管壁温度为406℃，远高于水冷壁易发生高温腐蚀的管壁温度下限。当管壁温度超过350℃后，在相同的条件下，管壁温度每增加50℃，则腐蚀速率增加1倍，过高的壁温加快了高温腐蚀速度。另外，由于近期机组的负荷率较高，加上2号炉膛温度较1号炉膛温度偏高100℃左右等，也是加快高温腐蚀的影响因素。
3、预防对策
(1)严格控制入炉煤质量，特别要注意入炉煤的发热量、挥发分含量及含硫量等参数。
(2)严格控制煤粉细度R90在10%～13%之间，且需保证煤粉细度的均匀性。通过调整粗粉分离器挡板开度，增加磨煤机内小径钢球的比例，调整回粉阀的动作周期，增加磨煤机装球量，减少磨煤机通风量，调整再循环风量等，确保煤粉细度在上述范围内。
(3)改善水冷壁附近的还原性气氛。随着负荷的变化，适时地调整腰部风的大小，高负荷时应开大，低负荷时在稳燃允许的范围内，也应尽量开大腰部风，以减少射流偏转和气流贴壁，改善水冷壁附近的气氛，减缓腐蚀速度。为提高背火侧的风量及射流刚度，改善贴壁还原性气氛，减小射流偏转，将4只双通道燃烧器背火侧的腰部风宽度由目前的35mm增大到50 mm，向火侧宽度仍保持原35 mm不变。在四面水冷壁上，各加装两级可以调整控制的贴壁风以及水冷壁烟气取样测点，以调整和监控水冷壁附近的烟气成分，调整确定最佳的配风工况。
(4)对水冷壁管进行喷涂防磨、防腐蚀涂层处理。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
4、结语
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀与多种因素有关，包括燃用煤种、炉型及结构参数、燃烧方式、运行水平等。菏泽发电厂通过采取燃烧器改造、优化燃烧调整、管壁表面喷涂防腐层等措施，在一定程度上遏制了高温腐蚀的发生，取得了良好的综合效益。
