鍋爐結(jié)垢和腐蝕對(duì)鍋爐

鍋爐結(jié)垢和腐蝕對(duì)鍋爐一、水垢和水渣二、汽水系統(tǒng)的腐蝕及其防止三、鍋爐的高溫腐蝕及其防止四、300MW鍋爐停爐保養(yǎng)第2頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、水垢和水渣如果水質(zhì)不良，運(yùn)行一段時(shí)間后，在熱力設(shè)備中受熱面水側(cè)金屬表面上生成的固態(tài)附著物叫做水垢。另外，在爐水中，還可能析出一些固體物質(zhì)，這些固體物質(zhì)有的以懸浮狀態(tài)存在于水中，也有的以泥渣狀態(tài)沉積在熱力設(shè)備水流流動(dòng)滯緩的各個(gè)部位。這些呈懸浮狀態(tài)或沉渣狀態(tài)的物質(zhì)叫水渣。

第3頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天水垢的特性水垢的化學(xué)組成一般比較復(fù)雜，它是由多種化合物混合組成的。便于研究水垢形成的原因、防止及消除的方法，通常水垢按其主要化學(xué)成分分為：鈣鎂水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵垢和銅垢。第4頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天水垢的危害水垢的導(dǎo)熱性很差，其導(dǎo)熱系數(shù)要比鍋爐鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)小幾十倍至數(shù)百倍，所以鍋爐結(jié)垢后就會(huì)嚴(yán)重阻礙傳熱并引起下列危害：浪費(fèi)燃料，降低出力堵塞管道，破壞水循環(huán)引起垢下腐蝕，縮短鍋爐壽命。受熱面結(jié)生水垢后，金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳熱給鍋水，致使金屬壁溫急劇升高，當(dāng)溫度超過了金屬所能承受的允許溫度時(shí)，金屬?gòu)?qiáng)度顯著降低，從而導(dǎo)致金屬過熱變形，嚴(yán)重時(shí)將造成鼓包、裂縫，甚至爆管等事故。另外，鍋爐結(jié)垢后，將增加清洗和維修的時(shí)間、費(fèi)用及工作量等，影響生產(chǎn)，減小鍋爐的有效利用率，降低經(jīng)濟(jì)性。第5頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天水渣的特性形成水渣的主要化學(xué)物質(zhì)有：碳酸鈣；氫氧化鎂；堿堿式碳酸鎂；磷酸酶；堿式磷灰石；蛇紋石；金屬腐蝕產(chǎn)物；水渣還可能含有隨給水帶入鍋爐的某些懸浮物。水渣按期性質(zhì)可分為兩類：不會(huì)粘附在受熱面上的水渣。這類水渣較松軟，常懸浮在爐水中，易隨鍋爐排污排除掉。如堿式磷酸鈣、蛇紋石等，這種水渣對(duì)鍋爐危害較小。易粘附在受熱面上轉(zhuǎn)化成水垢的水渣。這類水渣易粘附在受熱面管內(nèi)壁上，特別是在水流緩慢或停滯的地方，經(jīng)高溫烘焙后，會(huì)轉(zhuǎn)化為水垢（稱為二次水垢），如磷酸鎂和氫氧化鎂等。這類水渣危害較大，應(yīng)極力避免。第6頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、汽水系統(tǒng)的腐蝕及其防止鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)水汽的壓力和溫度比較高，導(dǎo)致爐管管壁溫度很高，設(shè)備各部分應(yīng)力很大，同時(shí)由于給水中雜質(zhì)在爐內(nèi)發(fā)生濃縮和析出，在爐內(nèi)常積集有沉積物，這些因素都會(huì)促進(jìn)腐蝕，并使腐蝕復(fù)雜化。所以，盡管進(jìn)入鍋爐的水都是經(jīng)過除氧的，爐水的PH值也比較高，但依然會(huì)發(fā)生腐蝕。如果爐水汽水系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，由于爐內(nèi)高溫高壓，就容易導(dǎo)致爆管事故。所以，防止?fàn)t汽水系統(tǒng)的腐蝕是一個(gè)很重要的問題。第7頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天氧腐蝕沉積物下腐蝕水蒸汽腐蝕應(yīng)力腐蝕第8頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天氧腐蝕正常情況下，不會(huì)有大氣侵入爐內(nèi)，即使給水中帶有微量的氧，在省煤器中就消耗完了，所以，爐內(nèi)不會(huì)發(fā)生氧腐蝕。如果發(fā)生下列情況，就有可能發(fā)生腐蝕。1、除氧器運(yùn)行不正常除氧器運(yùn)行不當(dāng)，就有可能使溶氧帶入鍋爐內(nèi)。比如除氧器負(fù)荷變動(dòng)過大，間斷性向除氧器中添加大量補(bǔ)給水等。而且有時(shí)還可能發(fā)生因溶氧的測(cè)定不正確或者測(cè)定是間斷的，以致在運(yùn)行記錄中還沒有發(fā)現(xiàn)除氧器運(yùn)行不正常，而腐蝕已經(jīng)很嚴(yán)重。給水含氧量不是很大時(shí)，腐蝕首先發(fā)生在省煤器進(jìn)口端，然后可能延伸到中部和尾部，只至鍋爐下降管。第9頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2、鍋爐在基建和停運(yùn)期間無防護(hù)措施基建期間的氧腐蝕，腐蝕產(chǎn)物可以在酸洗過程中清除。停運(yùn)期間的氧腐蝕，通常分布在整個(gè)水汽系統(tǒng)，特別是積水放不掉的部分。這和運(yùn)行中發(fā)生的氧腐蝕有所不同。第10頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天沉積物下腐蝕（1）：原理當(dāng)鍋爐內(nèi)表面附著水垢和水渣時(shí)，在下面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的沉積物下腐蝕，是目前高壓鍋爐內(nèi)常見的一種腐蝕。在正常的運(yùn)行條件下，爐內(nèi)金屬表面覆蓋一層氧化鐵薄膜，這是金屬表面在高溫爐水中形成的，其反應(yīng)式如下：3Fe+4H2O約>300Fe3O4+4H2形成的Fe3O4膜是致密的，具有良好的保護(hù)性能。如果Fe3O4遭到了腐蝕，金屬表面就會(huì)暴露在溫度很高的爐水中，非常容易遭到腐蝕。促使Fe3O4保護(hù)膜破壞的一個(gè)最重要因素就是爐水中的pH值不合格。第11頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)pH值在10-12時(shí)腐蝕速度最小，pH值過低或過高都會(huì)使腐蝕速度加快。在低pH值（pH<8）下,腐蝕加快的原因是氫離子起到了去極化試劑的作用，而且此時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物都是可溶的，不易形成保護(hù)膜。在高pH值（pH>13）下,腐蝕加快的原因是金屬表面的Fe3O4保護(hù)膜溶于溶液而遭到破壞。

Fe3O4

+4NaOH→2NaFeO2+2NaFeO2+H2O另一方面，鐵和NaOH直接反應(yīng)：Fe+2NaOH→Na2FeO2+2H2亞鐵酸鈉在pH溶液中是可溶的，所以，當(dāng)在高pH值pH>13后，隨pH值增高，腐蝕速度增大。第12頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天一般運(yùn)行條件下，爐水pH值常保持在9-11之間，鍋爐金屬表面膜是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生腐蝕。第13頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天沉積物下腐蝕（2）：不良運(yùn)行條件發(fā)生沉積物下腐蝕的必要條件是爐管上有沉積物和爐水有侵蝕性。運(yùn)行中造成這些條件的工況有;結(jié)垢物質(zhì)帶入爐內(nèi)。給水中鐵腐蝕產(chǎn)物沉積在爐管管壁向火側(cè)，是引起爐內(nèi)沉積物下腐蝕的一重要因素。凝汽器泄露。因凝汽器泄露隨冷卻水進(jìn)入的碳酸氫鹽，會(huì)使?fàn)t水中產(chǎn)生游離NaOH,引起沉積物下堿性腐蝕。冷卻水中含有大量的MgCl2、CaCl2時(shí)，容易引起脆性腐蝕。補(bǔ)給水水質(zhì)不良。第14頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天沉積物下腐蝕（3）：防止要防止沉積物下腐蝕，除防止?fàn)t管上形成沉積物外，還應(yīng)該消除爐水侵蝕性。措施如下;新裝鍋爐投入運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗；鍋爐運(yùn)行后定期清洗，以除去沉積在金屬管壁上的腐蝕產(chǎn)物。提高給水質(zhì)量，防止給水系統(tǒng)腐蝕。防止凝汽器泄露。調(diào)節(jié)爐水水質(zhì)，消除或減少爐水侵蝕性。做好鍋爐停用保護(hù)工作，防止停用腐蝕，以免爐管金屬表面上附著產(chǎn)物。第15頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天水蒸氣腐蝕（1）：原理當(dāng)過熱蒸汽溫度高達(dá)450℃時(shí)（過熱蒸汽管管壁溫度約為500℃）就要和碳鋼發(fā)生反應(yīng)；在450℃-570℃之間時(shí)，它們的反應(yīng)生成物為Fe3O4：Fe+4H2O→Fe3O4+4H2當(dāng)溫度達(dá)到570℃以上時(shí)，反應(yīng)生成物為氧化鐵Fe+H2O→FeO+H22FeO+H2O→Fe2O3+H2這兩種反應(yīng)都是化學(xué)反應(yīng)，所引起的腐蝕都是化學(xué)腐蝕。當(dāng)產(chǎn)生這種腐蝕時(shí)，管壁均勻的變薄，腐蝕產(chǎn)物常常成粉末狀或鱗片狀，多為Fe3O4。第16頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天水蒸氣腐蝕（2）：部位在鍋爐內(nèi)，發(fā)生汽水腐蝕的部位，一般在以下兩處：汽水停滯部分。當(dāng)鍋爐有水平或傾斜度較小管段，以致水循環(huán)不暢，發(fā)生汽塞或汽水分層時(shí)，就可能因?yàn)檎羝^熱而產(chǎn)生汽水腐蝕。過熱器中。過熱蒸汽溫度一般在450℃-570℃范圍內(nèi)。正常情況下，過熱蒸汽管壁上會(huì)形成一層黑色的保護(hù)膜防止腐蝕。如果運(yùn)行中過熱器熱負(fù)荷和溫度波動(dòng)很大，使保護(hù)膜遭到破壞，那么過熱器管壁就會(huì)遭受嚴(yán)重的汽水腐蝕。第17頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天水蒸氣腐蝕（3）：防止防止方法：消除鍋爐中傾斜度較小管段，以保證正常的汽水循環(huán);對(duì)于過熱器，應(yīng)采用特種鋼材制作。因?yàn)槌邏汉蛠喤R界鍋爐的過熱蒸汽溫度已達(dá)到550℃以上，不論是在機(jī)械性能方面或耐腐蝕性能方面普通的碳鋼都不能承受，必須用其他材料，如耐熱的奧氏不銹鋼。第18頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)力腐蝕當(dāng)金屬除了受某些侵蝕性介質(zhì)的作用外，同時(shí)還受機(jī)械應(yīng)力的作用時(shí)，它會(huì)發(fā)生裂紋損壞，這是一種特殊的腐蝕現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕。鍋爐金屬的應(yīng)力腐蝕有：腐蝕疲勞應(yīng)力腐蝕開裂苛性脆化第19頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天腐蝕疲勞原理：屬于金屬在交變應(yīng)力作用下的一種應(yīng)力腐蝕。所產(chǎn)生的裂紋，有穿晶的、有是晶間的，或兼而有之。部位：在鍋爐汽包的管道結(jié)合處，如給水管接頭處、磷酸鹽加藥管道、定期排污管與下聯(lián)箱結(jié)合處。鋼表面干濕交替，管道中汽水混合物流速時(shí)快時(shí)慢等會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力的情況，也會(huì)很快發(fā)生裂紋腐蝕。防止：可從消除應(yīng)力入手，如在汽包給水管道接頭處加特殊保護(hù)套管，使汽包壁不與進(jìn)水管道直接接觸，而是間隔著一層蒸汽或者爐水，以消除溫度巨變。第20頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)力腐蝕開裂原理：應(yīng)力腐蝕開裂是鋼在應(yīng)力和侵蝕性介質(zhì)的作用下發(fā)生的腐蝕損壞。部位：鍋爐在制造、安裝或檢修過程，過熱器，再熱器的管道經(jīng)焊接或彎管工藝后，管材內(nèi)部可能有殘余應(yīng)力。防止：在制造、安裝和檢修時(shí)，要盡可能的消除鋼材的內(nèi)應(yīng)力。鍋爐化學(xué)清洗時(shí)，要避免CL-、OH-、進(jìn)入或殘留。第21頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天苛脆性腐蝕定義：鍋爐金屬的一種特殊腐蝕方式，主要因素是水中苛性鈉使受腐蝕金屬發(fā)生脆化，故稱苛性脆化。原理：一種特殊電化學(xué)，由于晶粒與晶粒的邊緣在高應(yīng)力下發(fā)生電位差，形成腐蝕微電池而導(dǎo)致的。腐蝕特征：可脆性化常發(fā)生與汽包柳釘口處發(fā)生脆化裂紋。有的柳釘圣至斷裂?？纱嘈曰某跗诓灰装l(fā)現(xiàn)，因?yàn)椴粫?huì)形成潰瘍點(diǎn)。也不會(huì)使金屬變薄。第22頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天目前，300MW機(jī)組的鍋爐，從燃燒方式上講，有直流燃燒器四角切圓燃燒方式、旋流燃燒器水平燃燒方式和拱頂燃燒器W型火焰燃燒方式，對(duì)于不同燃燒方式的鍋爐爐內(nèi)水冷壁高溫腐蝕的部位是不同的。直流四角切圓燃燒方式的燃燒器，其特點(diǎn)是爐內(nèi)火焰形成大旋渦作旋轉(zhuǎn)上升運(yùn)動(dòng)，一次風(fēng)射流受上游旋轉(zhuǎn)氣流擠壓，爐內(nèi)切圓增大。當(dāng)燃燒器的高寬比加大時(shí)，熱態(tài)切圓增大，煤粉火焰容易沖刷墻壁，導(dǎo)致水冷壁高溫腐蝕。水冷壁的腐蝕部位大致是：沿一次風(fēng)氣流流向，在爐膛中心線附近及下游的水冷壁壁面。二次風(fēng)支撐一次風(fēng)氣流，并在爐壁附近形成氧化性氣氛；在注重著火、穩(wěn)燃的同時(shí)，注意截面熱負(fù)荷的選取，以防止?fàn)t膛結(jié)渣和積灰，而加速高溫腐蝕的過程。為此，應(yīng)適當(dāng)加大爐膛的截面積，加大噴燃器的高寬比，以便燃燒器區(qū)域的溫度較為平緩。三、鍋爐的高溫腐蝕及其防止第23頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天高溫腐蝕機(jī)理多年的研究表明,大型鍋爐水冷壁高溫腐蝕大多屬于硫化物型高溫腐蝕。腐蝕過程如下:①黃鐵礦粉末隨未燃燼煤粉到達(dá)水冷壁附近受熱分解釋放出自由原子硫及硫化亞鐵:FeS2→FeS+[S]當(dāng)水冷壁管附近有一定濃度的H2S和SO2時(shí),生成自由原子硫:2H2S+SO2→2H2O+3[S]②在還原性氣氛中,單獨(dú)的原子硫在管壁溫度達(dá)到623K時(shí),發(fā)生硫化作用:Fe+[S]→FeS③H2還可以通過疏松的Fe2O3,與較致密的磁性氧化鐵層Fe3O4(即Fe2O3-FeO)中復(fù)合的FeO作用:FeO+H2S→FeS+H2O④硫化亞鐵FeS緩慢氧化而生成黑色的磁性氧化鐵:3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2從以上高溫腐蝕機(jī)理可知:水冷壁高溫腐蝕的宏觀原因是入爐煤硫含量高、高溫區(qū)形成局部還原第24頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天防止高溫腐蝕的措施

1調(diào)整燃燒并控制煤粉細(xì)度

調(diào)整燃燒器,避免火焰對(duì)側(cè)墻的直接沖撞,加強(qiáng)一次風(fēng)煤粉氣流的調(diào)整,盡可能使各燃燒器煤粉流量相等,保證燃燒器出口氣流的煤粉濃度均勻分布;在磨煤機(jī)出口加裝動(dòng)靜分離器,控制煤粉細(xì)度,減少腐蝕發(fā)生的概率,以降低腐蝕和磨損。