某發(fā)電公司2號爐水冷壁高溫腐蝕原因研究和處理措施

1、某發(fā)電公司2號爐水冷壁高溫腐蝕原因研究和處理措施摘要：在2008年石門電廠#2機組大修鍋爐本體檢修 中，發(fā)現(xiàn)水冷壁后墻及右墻高負荷區(qū)存在區(qū)域性腐蝕現(xiàn)象， 本文就此問題展開探討，分析其原因，提出防范措施。關鍵詞：水冷壁；燃燒器；高溫腐蝕中圖分類號:tk224. 9 1 設備簡介大唐石門發(fā)電有限責任公司2x300wm機組的鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠引進的美國ce公司設計制造技術，為1021t/h 亞臨界壓力、中間一次再熱自然循環(huán)汽包鍋爐。鍋爐設計為單爐膛，倒u型布置，平衡通風，直流式燃燒器正四角切 燃燒。爐膛寬12802mm,深為12808mm。水冷壁由內螺紋管及膜式水冷壁組成，在爐膛中熱負荷較高的區(qū)域

2、采用內螺紋管以防止管內產生膜態(tài)沸騰。為避免 水冷壁吸熱偏差，爐膛四角設計成大切角，每個大切角為獨 立循環(huán)回路，有16根水冷壁管。整個水冷壁劃分為28個自 然循環(huán)回路。水冷壁管規(guī)格為63.5x8,材質為20g,全 爐總計944根。鍋爐每角布置5層煤粉燃燒器，從下到上依次為a、b、 c、d、e層燃燒器，其中a、b層直流雙通道固定式燃燒器,c、d、e層為濃淡型直流寬調節(jié)比燃燒器，整個燃燒器系統(tǒng)位于標高約從17. 24m至27. 80m的范圍內。2缺陷概述2008年#2爐大修中，檢查發(fā)現(xiàn)水冷壁后墻右數(shù)第66根 至第119根（實際標高約為23. 40m至26. 90m,為d層燃燒 器中部往上3.5米區(qū)域

3、）以及水冷壁右墻前數(shù)第79根至第 113根（實際標高19. 3m至22. im,為c層燃燒器處管排安 裝焊口往下0.6米開始往下2.2米的區(qū)域），存在大面積高 溫腐蝕痕跡。腐蝕的水冷壁管向火側呈現(xiàn)松樹皮狀，表面凹凸不平， 局部區(qū)域有腐蝕坑，橫截面向火側呈現(xiàn)出三角形，最薄處約 4.6mm,典型腐蝕如下圖片所示。3.腐蝕機理水冷壁高溫腐蝕產生機理根據(jù)化學反應不同分為2種類 型，即硫化物型和硫酸鹽型。硫化物型腐蝕，即煤粉中fes2附著在水冷壁管上，在 高溫（約350°c）下受熱分解成fes和s, fes進一步氧化成 fe2s3,從而破壞管壁。硫酸鹽型腐蝕，即煤粉中堿金屬氧化物與燃燒產生的

4、so3化合成硫酸鹽（m2so4）,而附著在管壁上硫酸鹽與fe2s3、 s03進一步發(fā)生反應：3m2s04+ fe2s3+3s032m3fe （s04） 3一般正常情況下，高溫煙氣會使fe氧化成fe203 ,對 管壁產生保護作用。一旦這層致密的氧化層被m3fe (s04) 3 破壞，高溫腐蝕便產生了。燃煤中硫分越高，單位量煤粉燃燒時產生s03更多，而 過量s03也能直接和m2s04發(fā)生反應：m2s04+s03m2s207相比于m3fe (s04) 3,液態(tài)的焦性硫酸鹽m2s207具有 更強腐蝕性。在實際中，焦性硫酸鹽m2s207和堿金屬硫酸鹽m3fe (s04) 3是我們常見的鍋爐焦塊重要成分。

5、有資料表明，管壁溫度和煙氣溫度在一定范圍內(煙溫 不超過1400°c,管壁溫度在510至690°c之間)，硫酸鹽型 腐蝕是隨著管壁溫度升高而變得嚴重。實際情況中的高溫腐蝕具體是屬于硫化型腐蝕還是硫 酸鹽型腐蝕，需要對腐蝕產物進行化學成分分析才可確定。因此，在一定的管壁溫度范圍內，煤中硫和堿金屬含量 越多，這種高溫腐蝕也就越嚴重。另外，管壁結渣或高溫結 焦與高溫腐蝕有相互促進作用。4原因分析4. 1入爐煤含硫量長期偏離設計值。近年來煤炭市場的供應不斷緊張，公司機組摻燒煤比例 不斷加大，煤中硫份的含量也呈上升趨勢，最高曾達3%以上, 入爐煤含硫量長期高于設計值。4. 2高負荷區(qū)

6、域水冷壁管存在超溫現(xiàn)象。我廠額定蒸汽參數(shù)為540°c,設計爐膛出口煙溫994°c, 正常運行工況下，水冷壁管壁溫度不會超過450°c (20g使 用極限溫度為45ctc)。相關研究資料表明，煙溫在1000°c 左右，水冷壁管溫度要高于560°c,高溫腐蝕才會有劇烈發(fā) 展趨勢。那么造成水冷壁區(qū)域局部高溫腐蝕的直接原因是被腐 蝕區(qū)域運行中管壁嚴重超溫。通過調查了解運行、檢修情況 及大修前冷態(tài)試驗，我們發(fā)現(xiàn)：(1) 運行中被腐蝕區(qū)域附近a3?b3?c3?a4燃燒器相應 的一次風管送粉不暢，檢修中發(fā)現(xiàn)b3、a4、a3燃燒器噴口 大量結焦，燒損變形。(2

7、) 大修前鍋爐冷態(tài)試驗中發(fā)現(xiàn)b3次風風速明顯偏 低，一次風口中心線向右墻偏斜。以上兩點說明運行中腐蝕區(qū)域附近的燃燒器一次風切 園中心向#3角偏移造成火焰刷墻，火焰刷墻造成局部管壁嚴 重超溫，隨著管表面結焦結渣日趨嚴重，導致傳熱惡化，管 壁溫度升高，超溫區(qū)域的高溫腐蝕也就形成了。一次風切圓 為逆時針方向旋轉，在標高上則體現(xiàn)為后墻腐蝕區(qū)域位置略 高于右墻腐蝕區(qū)域。4.3低負荷時為保證再熱汽溫采取的富氧燃燒措施加劇了高溫腐蝕。由于石電機組大多時候在電網中承擔調峰的角色，且因 設計上的原因，低負荷時再熱汽溫偏低，常采取提高氧量的 措施提高再熱汽溫，導致富氧燃燒過程中產生大量s03氣體, 加劇了高溫腐蝕的產生與發(fā)展。5處理措施針對以上原因分析，除更換腐蝕超標管，更換或修復燒 損燃燒器，修后調平一、二次風速外，還做了如下處理：(1) 將b3燃燒器上、下層煤粉通道、二個腰部風通道 作局部修改，通過焊接不銹鋼板的方式使噴口整體向前推 進，使通道前邊緣距離火咀外部殼體邊緣縮短至200mm,提 高一、二次