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锅炉水冷壁管向火侧腐蚀原因及改进措施 |
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| 锅炉水冷壁管向火侧腐蚀原因及改进措施 |
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作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-9-28 19:11:48  |
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摘 要：针对某电厂锅炉发生的水冷壁向火侧大面积腐蚀现象，对腐蚀管进行了宏观、微观检查，对外壁腐蚀产物进行了成分分析，确认了腐蚀成因，提出了提高炉内燃烧区的氧量、调整燃烧器及提高煤粉细度等可行的改进措施。
关键词：电厂锅炉；水冷壁；向火侧；腐蚀
某电厂1号锅炉为亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用固态排渣和平衡通风。前后墙水冷壁均为4×4排，锅炉设计最大连续出力为1 189.96 t/h，燃烧方式为对冲悬浮，共32只低NOX双调风旋流燃烧器(DRB)布置在前后墙，锅炉设计煤种为山西晋北烟煤。
在1号机组运行12万h后的大修中，发现锅炉水冷壁管向火侧存在严重的腐蚀。腐蚀区域位于锅炉左右侧墙，高度方向位于燃烧区域，水平方向在自后墙数第60～130根水冷壁管的范围内(侧墙水冷壁管共179根)，愈靠近水冷壁中心，腐蚀愈为严重；至燃烧器上部的吹灰器层，水冷壁管的腐蚀明显减轻，前后墙燃烧器周围无腐蚀，燃烧器下部及冷灰斗区域也未发现有腐蚀现象。为了查明水冷壁管向火侧腐蚀原因，对典型的腐蚀管段采取割管，进行失效分析；在查明腐蚀原因的基础上，寻求改进措施。
1 腐蚀区域的宏观检查
该电厂水冷壁管选用SA213T2钢，其规格尺寸为57.2 mm×6.35 mm，10头内螺纹管。图1为腐蚀后水冷壁管屏断面照片；图2为两根割管管壁减薄的宏观照片。图2中1号样的向火侧在焊接鳍片和管壁金属相交处形成明显的深弧形减薄条带；2号样的向火侧全范围减薄，最薄处也位于与鳍片邻近部位，测其壁厚为2.6 mm。对1，2号样宏观检验，在外壁均未观察到由于磨损作用而留下的犁削条纹或点坑、切片等痕迹，表明管壁的减薄主要是腐蚀作用的结果。
2 腐蚀管微观组织和腐蚀形貌
腐蚀管段金相组织均为铁素体＋珠光体，珠光体无扩散，为片层块状，表明管壁无超温现象。
减薄段外壁有小蚀坑存在，蚀坑内金属界面不规则，蚀坑底部组织无变化，无脱碳或沿晶腐蚀裂纹特征。图3为扫描电镜下观察的腐蚀后外壁特征形貌。其特征与磨损减薄不同，有深入到金属基体内的腐蚀发生，这表明是由于向火侧外壁腐蚀导致了管壁减薄。
3 向火侧腐蚀产物成分分析
取向火侧外表面腐蚀产物(图4为外壁腐蚀产物宏观形貌)，应用EDAX DX-4型X-Ray能谱仪进行半定量成分分析，结果(见表1)表明：腐蚀产物中Na，S，K元素异常高，尤其在贴管壁一侧的白色垢样上，S含量较高。Na，K，S易形成复合硫酸盐，它们对金属的腐蚀，与其存在的形态，对金属表面的粘附性、浸润性相关，以液态形式存在时，会显著地加速金属的腐蚀速率。
4 腐蚀原因分析
(1) 靠近侧墙或后墙运行功率较小的燃烧器，往往燃烧不均，造成局部缺氧，这时靠近水冷壁一带的CO含量可高到10％。在不完全燃烧形成的CO还原气氛中，未经完全燃烧的煤粒飞向水冷壁管时，会释放出挥发性硫和氯化物，对金属产生硫化作用加速腐蚀。
(2) 持续燃烧不良或脉动火焰冲击炉墙时，由于产生高温和燃烧不完全，易产生熔点为427℃的钠和磷的焦硫酸盐，加速了金属的腐蚀。
(3) 燃料中含有氯化物也是使炉管损耗的一个重要原因。煤中含氯量增加，对金属的腐蚀速率也随之增加。当灰中含氯低于0.2％时，不致产生明显的腐蚀；当含氯量达到0.6％时，将造成高的腐蚀率。
5 改进措施
5.1 降低腐蚀速率
控制燃料中的硫和氯含量可降低腐蚀速率。国外研究显示，水冷壁管常在燃料品种变化时发生向火侧严重腐蚀。燃料是控制腐蚀速率的第一道关口，应燃用含硫量低于0.8%的煤种。
5.2 提高炉内燃烧区的氧量
水冷壁向火侧腐蚀又称为“还原气氛腐蚀”，因为燃烧器燃烧区供氧不足是腐蚀得以发展的主要因素。因此，降低空预器等设备的漏风，提高燃烧区的氧量，可以缓解向火侧腐蚀的发生。
5.3 燃烧调整
调整燃烧器，可以避免火焰对侧墙的冲撞，减少腐蚀发生的几率。在保证低NOX排放的前提下，改善燃烧区的还原气氛，降低腐蚀速率。
5.4 提高煤粉细度
缩短磨煤机检修间隔，在磨煤机出口加装动静分离器，保证煤粉细度，也可以降低腐蚀速率。
5.5 改善炉管状况
对水冷壁管进行表面补焊、热喷涂，改用抗腐蚀性能好的铁素体合金钢管或复合钢管，以改善炉管金属表面状况。
6 结论与建议
水冷壁管向火侧减薄主要是由还原性气氛下高温硫腐蚀造成的。还原性气氛是水冷壁发生硫腐蚀的必要条件，局部缺氧、不完全燃烧均会形成还原性气氛，建议采取改善燃烧的措施。比如改进制粉，调整各燃烧器的燃料分配，增加二次风量，改变风煤配比和对部分侧墙供给局部热风。
另外控制燃料中的氯和硫的含量可降低腐蚀速率，电厂应控制进厂燃料的质量以保证锅炉安全运行。 对于已发生减薄的管段，建议在超声测厚的基础上，进行表面热喷涂或选用抗腐蚀性能好的合金钢管。
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