大容量锅炉高温受热面超温失效原因及对策

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大容量锅炉高温受热面超温失效原因及对策

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大容量锅炉高温受热面超温失效原因及对策

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-24 8:44:20

过热蒸汽器、再热蒸汽器在高温、应力、腐蚀介质下长期工作，管子外壁受高温烟气的冲刷腐蚀，产生高温烟气氧化腐蚀；管子内部受流动过热蒸汽温度和压力的作用，产生高温蒸汽氧化腐蚀，这样，在内外腐蚀作用下，受热面管材过热、变薄、老化，直至失效爆管。
　　烟气侧的高温腐蚀是一个复杂的物理化学过程，高温腐蚀主要是硫酸盐型高温腐蚀。锅炉在运行中，管壁中的铁与氧反应生成一层很薄的氧化铁，该氧化铁对管壁具有保护作用，但是，如果在过热蒸汽器、再热蒸汽器烟气侧产生硫酸盐型高温腐蚀，就会破坏这层稳定的氧化铁保护层，管壁会因腐蚀而变薄，造成受热面失效。硫酸盐型腐蚀多发生在550～710 ℃的温度下，其中在650～700 ℃的温度下腐蚀最强烈，其化学反应为：
　


　　蒸汽侧高温氧化腐蚀的化学反应过程为：
　　

　　高温过热蒸汽发生在上述式（1）～（3）的循环氧化过程中。随着管子氧化腐蚀层的加厚，明显影响管壁的传热性能，降低管子的热效率，同时使管壁温度升高，进一步加速氧化腐蚀，引起管材过热及过早老化，强度降低，直到管壁不能承受管内压力时，即发生爆管。另外，由于氧化层与母材的膨胀系数不同，且脆性大，在锅炉起停频繁时，易使氧化层脱落并沉积在管内下部，增加流动阻力，破坏正常的热循环而引起管壁温度升高，加速组织的球化过程，使基体中的合金元素贫化，造成管材的耐热性能和热强性能降低而产生爆管。高温受热面工作温度均在钢材的蠕变温度范围内。超温过热造成失效以蠕变爆管为主，这种形式的爆管在直管段、弯管段均有，以弯管段居多；高温氧化腐蚀导致管壁减薄而失效（在这种失效中也伴随着管壁超温，加剧组织老化）多发生在过热蒸汽器、再热蒸汽器出口管段。
3解决高温受热面超温问题的对策
3.1削弱残余气流旋转
　　削弱残余气流旋转主要有以下方法：
　　a) 通过改变燃烧器气流引入方向，减小实际切圆直径，尽量接近设计工况；
　　b) 锅炉一、二次风匹配合理，保证一定的动量比，以组织良好的炉内空气动力场；
　　c) 应用反切技术对燃烧器做适当改造，以消除残余气流旋转。
3.2注意减少三通区域内涡流的影响和同屏间的热偏差
　　a) 掌握由集箱三通区域内涡流引起的屏间流量偏差和同屏热偏差的准确计算方法，设计上要避免使烟温偏差与三通区域内涡流两种偏差叠加在一片再热蒸汽器上。
　　b) 在后屏及高温过热蒸汽器各管排入口管加装节流孔板，调整各管间的流量分配，使各管壁温偏差减小，缓解过热蒸汽器的超温；通过严密的计算，在再热蒸汽器管屏中的低温段考虑加装节流孔板，减少蒸汽流量，增加其它管屏流量，从而达到高温管屏降温的目的。作为辅助措施，可在高温段涂上保温材料。
3.3壁温测量尽量准确
　　壁温测点选择合适及在可能超温的地方加装必要的测点，将测点装在实际最高壁温的管子上，改进安装方法，使热电偶的接点能可靠地与管壁接触；尽量推广和应用锅炉“四管” 泄漏的在线检测技术。
3.4做好运行调整工作
　　a) 做好燃烧调整工作，保持合适的炉膛火焰中心，防止火焰偏斜。对超温严重的锅炉进行针对性较强的燃烧调整试验，调整好锅炉燃烧的配风及火焰中心高度，找出合理的运行方式，缓解超温问题。
　　b) 运行中控制好机组起停、磨煤机升降负荷的调节速度，避免变化速度过快造成的超温；保持受热面内外的清洁；减少因空气预热器和炉膛本体漏风引起的超温。
　　c) 控制好炉膛出口烟温和管内蒸汽温度不超温并及时投入减温装置。
3.5防止或减轻高温氧化腐蚀
　　a) 严格按照锅炉监察和金属监督规程，严禁超温、超压运行，加强炉水管理，把pH值控制在要求的范围内。停炉检修期间，要采取妥善的防腐措施。根据蒸汽侧高温氧化腐蚀机理，采取措施，减轻或防止高温腐蚀的发生。
　　b) 硫酸盐高温腐蚀的程度主要与温度的高低有关，温度越高，腐蚀越严重，控制管壁温度是减轻高温腐蚀的最有效办法。在实际应用中，有以下一些具体方法：把过热蒸汽、再热蒸汽温度控制在一定范围内；把过热蒸汽器、再热蒸汽器及固定件等易腐蚀部件布置在低温烟气区；合理布置过热蒸汽器、再热蒸汽器系统，使金属温度维持在腐蚀危险温度以下。
4结束语
　　大型锅炉高温受热面超温的原因是多方面的，过热蒸汽器、再热蒸汽器超温的原因也存在异同，需分别对待，找出主要原因，采取合理措施避免超温。受热面超温失效以蠕变为主，其寿命评估即基于此。这里只是对超温事故原因及失效机理进行了分析和探讨，随着锅炉容量的增大，超温爆管现象频频发生，很有必要对这方面的问题进行细致深入的研究和攻关，减少爆管对生产运行的影响。

参考文献

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［1］罗永浩. 大型燃煤电站锅炉若干重大问题的原因分析和改进措施［J］. 锅炉技术, 1999, 30 (2)：1—6.
［2］宋学广，孔原. 四角切圆燃烧方式对水平烟道烟温偏差的影响及对策［J］. 锅炉技术，1999，30 (6)：15—19.
［3］王胜纯.锅炉高温过热蒸汽器的失效和寿命评估［J］. 华北电力技术， 1998（1）：50—53.

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