鍋爐高溫腐蝕的原因分析及對(duì)策

魯杰

（巨化集團(tuán)公司熱電有限公司，浙江 衢州 324004）

鍋爐高溫腐蝕的原因分析及對(duì)策

魯杰

（巨化集團(tuán)公司熱電有限公司，浙江 衢州 324004）

針對(duì)熱電廠的2臺(tái)高溫高壓煤粉鍋爐水冷壁管受高溫腐蝕嚴(yán)重、影響設(shè)備壽命和安全運(yùn)行的情況，，認(rèn)為產(chǎn)生這一問題的主要原因是煤的硫含量偏高造成硫化物型的高溫腐蝕，且爐膛動(dòng)力場(chǎng)分布不合理引起。通過采取嚴(yán)格控制用煤的硫含量、合理控制的煤粉細(xì)度、提高爐水品質(zhì)，調(diào)整爐膛動(dòng)力場(chǎng)、加裝一次風(fēng)濃淡分離裝置，更換易腐蝕區(qū)域管為滲鋁材料管、涂刷耐高溫防腐涂料等措施，取得了較好的防腐效果，實(shí)際運(yùn)行3 a檢測(cè)表明，水冷壁管減薄僅0.78 mm，遠(yuǎn)低于之前的1 mm/a。

鍋爐；水冷壁管；高溫腐蝕；動(dòng)力場(chǎng)

化工余熱鍋爐、熱電廠鍋爐的水冷壁管高溫腐蝕是一個(gè)嚴(yán)重影響其壽命和安全運(yùn)行普遍問題。某化工企業(yè)自備熱電廠的2臺(tái)鍋爐（6#和7#）系高溫高壓煤粉爐（410 t/h），除向所在企業(yè)提供電力外，還提供中壓蒸汽。鍋爐燃燒器為直流式四角布置，假想切圓直徑1 000 mm，采用熱風(fēng)送粉，并配用單元制中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)乏氣作為三次風(fēng)在燃燒器上部送入爐膛。

2臺(tái)鍋爐投運(yùn)以來水冷壁均發(fā)生較嚴(yán)重的高溫腐蝕，腐蝕區(qū)域?yàn)閲娙计鞲叨确秶蚧饌?cè)。6#爐投運(yùn)5 a后第2次大修時(shí)發(fā)現(xiàn)水冷壁管壁減薄較多，壁厚從原始的5 mm減至最薄處只有1.2 mm；7#爐情況更為嚴(yán)重，投運(yùn)半年后第1次大修即發(fā)現(xiàn)有高溫腐蝕現(xiàn)象，測(cè)算結(jié)果表明，水冷壁管腐蝕速度最高處約為1 mm/a。

1 腐蝕原因分析

水冷壁附近的煙氣成分和管壁溫度是水冷壁外部腐蝕的主要因素。燃燒器附近火焰溫度可達(dá)1 400～1 600℃，煤中的礦物成分揮發(fā)出來形成較多腐蝕氣體，同時(shí)水冷壁附近煙氣處于還原性氣氛，導(dǎo)致了灰熔點(diǎn)溫度下降和灰沉積過程加快，從而引起受熱面的腐蝕；另一方面，300～500℃時(shí)，管壁外表面溫度每升高50℃將使高溫腐蝕速度增加1倍，而通常水冷壁管壁溫度在350℃左右，腐蝕性較高[1-2]。

分析該廠高溫腐蝕的具體原因，主要有以下幾方面：

1)對(duì)水冷壁表面附著物取樣分析，結(jié)果為硫化亞鐵，因此可以認(rèn)為是硫化物型的高溫腐蝕。該廠燃煤種類較多，雖然平均硫含量不高，但部分煤種硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%，個(gè)別甚至達(dá)1.5%左右。

2)爐膛內(nèi)燃燒初期缺氧。特別是2套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，二次風(fēng)門開度很小，噴燃器高度區(qū)域風(fēng)量明顯不足，使該區(qū)域嚴(yán)重缺氧，還原性氣氛濃厚。為提高制粉系統(tǒng)出力，降低制粉電耗，制粉系統(tǒng)通風(fēng)量均調(diào)得較大，三次風(fēng)速度往往大于設(shè)計(jì)值，三次風(fēng)增大限制了助燃的二次風(fēng)量，這就更加重了爐膛噴燃器高度區(qū)域的缺氧問題。

3)一、二次風(fēng)氣流偏轉(zhuǎn)。矩形噴口水平方向剛性較差，容易向外偏轉(zhuǎn)，使含煤粉的氣流沖刷水冷壁面，造成貼壁燃燒，局部缺氧，形成還原性氣氛。

4)一次風(fēng)由于管道彎頭作用而自然形成的二側(cè)風(fēng)速偏差及煤粉的濃淡分離。濃相側(cè)在向火側(cè)有利于燃燒，濃相側(cè)偏向水冷壁側(cè)則容易造成高溫腐蝕。6#和7#爐的1#、2#角就是一次風(fēng)濃相側(cè)沖墻，因而鍋爐的這二面墻就容易產(chǎn)生高溫腐蝕。

5)雖然大修冷態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)整四角風(fēng)速基本均勻，但一、二次風(fēng)門特性較差，又缺乏可靠的監(jiān)視手段，運(yùn)行調(diào)整過程中經(jīng)常造成四角配風(fēng)不勻，使火焰中心偏斜，同時(shí)造成局部空氣和煤粉混合含量不均勻。

2 對(duì)策及效果

1)控制好燃料質(zhì)量（降低含硫量）。嚴(yán)格按6#和7#爐設(shè)計(jì)煤種要求購(gòu)煤，嚴(yán)禁購(gòu)進(jìn)高硫分、高灰分的煤種，控制在煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.6%；對(duì)含硫量高的燃煤，禁止直接入爐，要求摻燒以降低含硫量。

2)調(diào)整爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，提高燃燒氧量，減少還原氣氛，防止火焰沖墻。調(diào)整制粉系統(tǒng)工況，將制粉系統(tǒng)再循環(huán)風(fēng)門從原來的全關(guān)改為開50%，將三次風(fēng)速限制在設(shè)計(jì)的54 m/s以下，以減少三次風(fēng)量，提高二次風(fēng)量；調(diào)高下部3層二次風(fēng)速，使燃燒初期氧量充足，混合充分，減少了還原性氣氛的產(chǎn)生，使水冷壁附近氧含量提高；將四角風(fēng)速調(diào)勻，使火焰中心居中，避免偏斜，使鍋爐運(yùn)行時(shí)四角燃燒均勻，受熱均勻；冷態(tài)時(shí)對(duì)一、二、三次風(fēng)測(cè)速裝置進(jìn)行標(biāo)定，熱態(tài)時(shí)根據(jù)動(dòng)壓調(diào)整一、二、三次風(fēng)量，以保持四角配風(fēng)一致，鍋爐始終運(yùn)行在調(diào)定的良好動(dòng)力場(chǎng)狀態(tài)；通過大幅提高一次風(fēng)速，使三次風(fēng)率明顯下降，提高燃燒初期的氧量。對(duì)鍋爐的配風(fēng)進(jìn)行了多次比較實(shí)驗(yàn)，選擇合理的配風(fēng)方案見表1，獲得了預(yù)期效果。

表1 設(shè)計(jì)及調(diào)整前后的配風(fēng)方案Tab1Theairdistributionschemebeforeandafterdesignandadjust

3)對(duì)鍋爐一次風(fēng)噴口進(jìn)行改造，加裝一次風(fēng)濃淡分離裝置。該裝置對(duì)煤粉的分離效果比原來的節(jié)流裝置好，且可根據(jù)煤種等情況需要調(diào)節(jié)噴口兩側(cè)煤粉的濃淡比例，降低水冷壁管側(cè)煤粉含量，對(duì)燃燒調(diào)整及防止高溫腐蝕均有較好效果。

4)控制合理的煤粉細(xì)度，將煤粉細(xì)度R90控制在17%～19%，使煤粉著火相對(duì)容易，不易出現(xiàn)煤粉直接沖墻現(xiàn)象。

5)提高爐水品質(zhì)，減少管內(nèi)結(jié)垢，降低管壁溫度，減緩高溫腐蝕。爐水SiO2的質(zhì)量濃度控制指標(biāo)為2.5 mg/L，但化學(xué)專業(yè)按0.5 mg/L進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)控制，收到了明顯效果。

6)將易腐蝕區(qū)域的管子更換成滲鋁管，以提高管壁的防腐能力，延長(zhǎng)使用壽命。

7)在易發(fā)生高溫腐蝕的區(qū)域涂上耐高溫防腐涂料，使管壁與灰渣隔離，以避免腐蝕。

3 結(jié)束語

采取上述措施后，經(jīng)3 a的運(yùn)行檢測(cè)表明，水冷壁管最薄處在4.22 m左右，腐蝕量明顯減??；燃燒區(qū)域的水冷壁管上基本不結(jié)渣和灰，無腐蝕層，高溫防腐涂料層完好，管壁未見減薄，有效地防止和減緩了水冷壁管的高溫腐蝕。

[1]趙玉蓮.大型鍋爐水冷壁的高溫腐蝕及防護(hù)措施[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005.

[2]向上.川渝地區(qū)國(guó)產(chǎn)670 t/h鍋爐高溫腐蝕研究[D].保定:華北電力大學(xué),2009.

TQ083

B

10.3969/j.issn.1006-6829.2015.01.015

2014-09-11；

2014-12-15