鍋爐水冷壁管向火側(cè)腐蝕原因及改進措施

1、 鍋爐水冷壁管向火側(cè)腐蝕原因及改進措施針對某電廠鍋爐發(fā)生的水冷壁向火側(cè)大面積腐蝕現(xiàn)象，對腐蝕管進行了宏觀、微觀檢查，對外壁腐蝕產(chǎn)物進行了成分分析，確認了腐蝕成因，提出了提高爐內(nèi)燃燒區(qū)的氧量、調(diào)整燃燒器及提高煤粉細度等可行的改進措施。 關(guān)鍵詞 電廠鍋爐；水冷壁；向火側(cè)；腐蝕 某電廠1號鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采納固態(tài)排渣和平衡通風(fēng)。前后墻水冷壁均為4×4排，鍋爐設(shè)計最大連續(xù)出力為1 189.96 t/h，燃燒方式為對沖懸浮，共32只低NOX雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器(DRB)布置在前后墻，鍋爐設(shè)計煤種為山西晉北煙煤。 在1號機組運行12萬h后的大修中，發(fā)覺鍋爐水冷壁管向火側(cè)存

2、在嚴(yán)峻的腐蝕。腐蝕區(qū)域位于鍋爐左右側(cè)墻，高度方向位于燃燒區(qū)域，水平方向在自后墻數(shù)第60130根水冷壁管的范圍內(nèi)(側(cè)墻水冷壁管共179根)，愈靠近水冷壁中心，腐蝕愈為嚴(yán)峻；至燃燒器上部的吹灰器層，水冷壁管的腐蝕明顯減輕，前后墻燃燒器四周無腐蝕，燃燒器下部及冷灰斗區(qū)域也未發(fā)覺有腐蝕現(xiàn)象。為了查明水冷壁管向火側(cè)腐蝕緣由，對典型的腐蝕管段實行割管，進行失效分析；在查明腐蝕緣由的基礎(chǔ)上，尋求改進措施。 1 腐蝕區(qū)域的宏觀檢查 該電廠水冷壁管選用SA213T2鋼，其規(guī)格尺寸為57.2 mm×6.35 mm，10頭內(nèi)螺紋管。圖1為腐蝕后水冷壁管屏斷面照片；圖2為兩根割管管壁減薄的宏觀照片。圖2中1

3、號樣的向火側(cè)在焊接鰭片和管壁金屬相交處形成明顯的深弧形減薄條帶；2號樣的向火側(cè)全范圍減薄，最薄處也位于與鰭片鄰近部位，測其壁厚為2.6 mm。對1，2號樣宏觀檢驗，在外壁均未觀看到由于磨損作用而留下的犁削條紋或點坑、切片等痕跡，表明管壁的減薄主要是腐蝕作用的結(jié)果。 2 腐蝕管微觀組織和腐蝕形貌 腐蝕管段金相組織均為鐵素體珠光體，珠光體無集中，為片層塊狀，表明管壁無超溫現(xiàn)象。 減薄段外壁有小蝕坑存在，蝕坑內(nèi)金屬界面不規(guī)章，蝕坑底部組織無變化，無脫碳或沿晶腐蝕裂紋特征。圖3為掃描電鏡下觀看的腐蝕后外壁特征形貌。其特征與磨損減薄不同，有深化到金屬基體內(nèi)的腐蝕發(fā)生，這表明是由于向火側(cè)外壁腐蝕導(dǎo)致了管壁

4、減薄。 3 向火側(cè)腐蝕產(chǎn)物成分分析 取向火側(cè)外表面腐蝕產(chǎn)物(圖4為外壁腐蝕產(chǎn)物宏觀形貌)，應(yīng)用EDAX DX-4型X-Ray能譜儀進行半定量成分分析，結(jié)果(見表1)表明：腐蝕產(chǎn)物中Na，S，K元素特別高，尤其在貼管壁一側(cè)的白色垢樣上，S含量較高。Na，K，S易形成復(fù)合硫酸鹽，它們對金屬的腐蝕，與其存在的形態(tài)，對金屬表面的粘附性、浸潤性相關(guān)，以液態(tài)形式存在時，會顯著地加速金屬的腐蝕速率。 4 腐蝕緣由分析 (1) 靠近側(cè)墻或后墻運行功率較小的燃燒器，往往燃燒不均，造成局部缺氧，這時靠近水冷壁一帶的CO含量可高到10。在不完全燃燒形成的CO還原氣氛中，未經(jīng)完全燃燒的煤粒飛向水冷壁管時，會釋放出揮發(fā)

5、性硫和氯化物，對金屬產(chǎn)生硫化作用加速腐蝕。 (2) 持續(xù)燃燒不良或脈動火焰沖擊爐墻時，由于產(chǎn)生高溫柔燃燒不完全，易產(chǎn)生熔點為427的鈉和磷的焦硫酸鹽，加速了金屬的腐蝕。 (3) 燃料中含有氯化物也是使?fàn)t管損耗的一個重要緣由。煤中含氯量增加，對金屬的腐蝕速率也隨之增加。當(dāng)灰中含氯低于0.2時，不致產(chǎn)生明顯的腐蝕；當(dāng)含氯量達到0.6時，將造成高的腐蝕率。 5 改進措施 5.1 降低腐蝕速率 掌握燃料中的硫和氯含量可降低腐蝕速率。國外討論顯示，水冷壁管常在燃料品種變化時發(fā)生向火側(cè)嚴(yán)峻腐蝕。燃料是掌握腐蝕速率的第一道關(guān)口，應(yīng)燃用含硫量低于0.8%的煤種。 5.2 提高爐內(nèi)燃燒區(qū)的氧量 水冷壁向火側(cè)腐蝕

6、又稱為“還原氣氛腐蝕”，由于燃燒器燃燒區(qū)供氧不足是腐蝕得以進展的主要因素。因此，降低空預(yù)器等設(shè)備的漏風(fēng)，提高燃燒區(qū)的氧量，可以緩解向火側(cè)腐蝕的發(fā)生。 5.3 燃燒調(diào)整 調(diào)整燃燒器，可以避開火焰對側(cè)墻的沖撞，削減腐蝕發(fā)生的幾率。在保證低NOX排放的前提下，改善燃燒區(qū)的還原氣氛，降低腐蝕速率。 5.4 提高煤粉細度 縮短磨煤機檢修間隔，在磨煤機出口加裝動靜分別器，保證煤粉細度，也可以降低腐蝕速率。 5.5 改善爐管狀況 對水冷壁管進行表面補焊、熱噴涂，改用抗腐蝕性能好的鐵素體合金鋼管或復(fù)合鋼管，以改善爐管金屬表面狀況。 6 結(jié)論與建議 水冷壁管向火側(cè)減薄主要是由還原性氣氛下高溫硫腐蝕造成的。還原性氣氛是水冷壁發(fā)生硫腐蝕的必要條件，局部缺氧、不完全燃燒均會形成還原性氣氛，建議實行改善燃燒的措施。比如改進制粉，調(diào)整各燃燒器的燃料安排，增加二次風(fēng)量，轉(zhuǎn)變風(fēng)煤配比和對部分側(cè)墻供應(yīng)局部熱風(fēng)。 另外