超超臨界直流鍋爐磁性氧化鐵沉積分析及對策(圖文)

1、超超臨界直流鍋爐磁性氧化鐵沉積分析及對策(圖文)論文導讀：目前，隨著國內超超臨界燃煤機組投產數量的日益增多，許多電廠機組相繼遇到了因爐前水系統(tǒng)大量磁性氧化鐵沉積在省煤器、水冷壁聯(lián)箱內，特別是聚集、結垢、堵塞在水冷壁節(jié)流孔板上，造成通流面積減少進而發(fā)生超溫爆管。超（超）臨界火電機組給水有許多特殊的物理化學性質，擴散系數和介電常數是影響磁性鐵氧化物溶解和沉積的兩個主要因素。關鍵詞：超超臨界直流鍋爐，磁性氧化鐵，沉積目前，隨著國內超超臨界燃煤機組投產數量的日益增多，許多電廠機組相繼遇到了因爐前水系統(tǒng)大量磁性氧化鐵沉積在省煤器、水冷壁聯(lián)箱內，特別是聚集、結垢、堵塞在水冷壁節(jié)流孔板上，造成通流面積減少進

2、而發(fā)生超溫爆管。究其原因，超（超）臨界火電機組與亞臨界以下機組相比，給水化學處理方式對鐵離子遷移的影響更加顯著。1 超（超）臨界水的特性當純水的溫度達到374.3，壓力達到22.05MPa時，即達到臨界狀態(tài)，該臨界點以上的水稱為超臨界水，其密度介于液態(tài)水（密度1g/cm3）和低壓水蒸汽（密度0.001 g/cm3）之間，臨界密度C=0.32 g/cm3。當純水的溫度達到450，壓力達到25MPa時，超臨界水的密度大約為0.1g/cm3。因此超臨界水與普通狀態(tài)下作為溶劑的水在物理性質和溶劑性能方面發(fā)生了非常顯著的變化。水的離子積大大降低，介電常數也急劇下降，擴散系數變化規(guī)律因密度高低各不相同。2

3、 超（超）臨界水中磁性氧化鐵沉積分析碳鋼在水中不穩(wěn)定，有腐蝕的傾向。只有在鋼表面形成了穩(wěn)定的氧化膜后，才能保持穩(wěn)定。在不同溫度條件下，氧化膜的形成機制不同，微觀結構也不同。較低溫度條件下所形成的磁性鐵氧化膜是多孔、疏松的，高溫條件下則是致密的。超（超）臨界火電機組給水有許多特殊的物理化學性質，擴散系數和介電常數是影響磁性鐵氧化物溶解和沉積的兩個主要因素。在AVT方式中，爐前系統(tǒng)金屬表面生成多孔且溶解度較高的磁性鐵氧化膜。從凝結水精除鹽裝置出口到給水泵入口，系統(tǒng)處于磁性鐵穩(wěn)定區(qū)，給水中的鐵離子含量較?。粡慕o水泵出口到省煤器入口，系統(tǒng)處于磁性鐵溶解區(qū)，磁性鐵溶解度先揚后抑，但給水中鐵離子含量會顯著

4、增加；在省煤器中，系統(tǒng)處于磁性鐵沉積區(qū)，鐵離子可能發(fā)生大規(guī)模締合沉積；在水冷壁中，過剩的鐵離子主要集中沉積在節(jié)流孔及其周圍。3 案例分析某電廠先后投產四臺百萬千瓦超超臨界機組，鍋爐采用變壓垂直管圈直流鍋爐。其中#2機組于2006年底投產發(fā)電，至2008年10月份，#2爐水冷壁先后多次發(fā)生管壁超溫甚至過熱、爆管，通過仔細檢查分析，發(fā)現(xiàn)在水冷壁節(jié)流孔板入口處存在不同程度的結垢現(xiàn)象，嚴重部位通流面積堵塞超過一半以上，造成管內工質流通不暢，引起水冷壁超溫甚至爆管，經對垢物分析，確定為磁性氧化鐵（Fe3O4）1）水冷壁結構特點電廠水冷壁采用改進型膜式壁、內螺紋垂直上升形式，在上下爐膛之間加裝水冷壁中間混

5、合集箱，以減少水冷壁各墻寬的工質吸熱與管子壁溫的偏差。同時在入口聯(lián)箱上部接管裝焊不同內徑的292個節(jié)流孔板（見表1、圖1），根據熱負荷分配，調節(jié)各管組的流量，使之與管子的吸熱量相匹配，然后通過三叉管過渡與爐膛水冷壁相接。圖1 水冷壁節(jié)流孔板表1 水冷壁節(jié)流孔板尺寸及數量 節(jié)流孔板內徑mm 7 75 8 85 9 95 10 11 115 125 14 數量（個） 18 26 8 24 30 30 16 30 58 12 40 2） 磁性氧化鐵沉積 2008年10月以來，#2機組陸續(xù)發(fā)生了幾次鍋爐水冷壁超溫及爆管，爆口顯現(xiàn)短時過熱形貌，相鄰四根管均存在不同程度超溫變形，結合水冷壁結構特點，確定為

6、下部集箱出口節(jié)流孔處堵塞（每個節(jié)流孔管通過三叉管過渡分別與四根水冷壁管相通）。在排除其它因素引起爆管可能外，割除節(jié)流孔管段檢查，發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔板處存在異物聚集結垢現(xiàn)象，嚴重的已堵塞通徑面積的一半以上，致使工質流通不暢，引起水冷壁超溫爆管。將左右墻全部節(jié)流孔板段割除檢查及清理，沉積情況如表2。結垢物與金屬基體有一定的結合牢固度，屬疏松、脆性、順磁性物質。經分析垢樣主要成分為磁性氧化鐵，即Fe3O4及Fe2O3。，同時含有少量的Si和Ca，為爐水中氧化鐵的結晶和沉積產物。免費論文網。免費論文網。同時還發(fā)現(xiàn)水冷壁下集箱存在較多的黑色粉末，通過分析均為磁性氧化鐵（Fe3O4）。表2 #2爐水冷壁側墻節(jié)流孔

7、板磁性氧化鐵沉積情況 總數 嚴重（堵塞40%） 一般（堵塞10-40%） 輕微（堵塞10%） 無沉積 左側墻 88 10 19 37 22 右側墻 88 17 25 42 4 結合幾次檢查、處理情況，發(fā)現(xiàn)水冷壁節(jié)流孔磁性氧化鐵沉積有以下規(guī)律：兩側墻嚴重于前后墻；熱負荷較小區(qū)域嚴重于熱負荷較大區(qū)域；節(jié)流孔徑小的沉積嚴重于孔徑大的沉積；左、右側墻下集箱內存在較多量的磁性氧化鐵粉末堆積；從首次檢查發(fā)現(xiàn)沉積存在后，堵塞面積擴展速度較快；節(jié)流孔處的沉積物形狀異于常規(guī)理解的流體方向，即在節(jié)流孔的進水側呈現(xiàn)菜花狀，而出口方向則看似成流體沖刷狀，如圖2所示。 a進水方向沉積形態(tài) b出水方向沉積形態(tài)圖2 節(jié)流孔上沉積的形態(tài)3） 沉積形成的區(qū)域分布電廠4臺機組全部使用AVT（O）處理方式，給水pH9.3-9.6。根據2008年熱力系統(tǒng)查定的結果，2機組各系統(tǒng)中鐵的含量如圖3所示。圖3 Fe含量平均值在熱力系統(tǒng)分布圖從上圖可以明確的看出，凝結水精處理至省煤器入口是Fe含量上升的過程，再到主蒸汽則是Fe含量下降的過程，說明Fe在省煤器及水冷壁上沉積的必然性符合上述規(guī)律。1）凝結水在至除氧器入口以前，水的溫度和壓力都比較低，磁性氧化鐵的實際溶解度較低，因而水中鐵離子含量較低，沿流程隨著溫度的升高，溶解度略有增加。除氧器由于由高加的疏水回收，