大型锅炉水冷壁高温腐蚀探讨.pdf

第33卷第8期
锅炉技术
Vo133 No 8
2002年8月
BOIL ER TECHNOLOGY
Aug.,2002
文章编号:CN31-1508(2002)08-0009-05
大型锅炉水冷壁高温腐蚀探讨
张翔,邵国桢
(上海锅炉厂有限公司,上海200245
关键词:水冷壁;高温腐蚀;防止措施
摘要:从理论和实际出发,阐述了水冷壁发生高温腐似的类型,大型贫煤锅炉水冷壁发高温腐
的原因,阳角切圆燃烧方式防止高温腐似的措施。针石洞口电厂锅炉改造提出防止高温腐似的具体
措施
中图分类号:TK223.9
文献标识码:B
前言
腐蚀,我们对300MW等级锅炉进行水冷壁高温
腐蚀情况调伢。
石洞口电厂4台SG-1025th16.67MPa
540/540UP型单炉膛燃煤直流锅炉,自投运以
高温腐蚀的产生机理和判据
来水冷壁暴露出许多问题:高温腐蚀重、局部
在燃煤锅炉屮,高温腐蚀分3种类型:硫酸
应力集中、热敏感性强,时锅炉最低不投汕稳盐型、氯化物型和碖化物型。水冷壁高温腐似
燃负荷较高,导致机组的调峰能力和可靠性较通常是山这3种类型腐蚀复合作用的结果,其
差。为了适应电力市场竞价上?的需要,有洞中尤以倇化物型和氯化物型为主
口电厂采用了德国 steinmuller公可技术方案
碖酸盐型腐蚀的形成:在炉内高温下,煤中
于1998年改造4号炉:2000年由我公可引进的NaC1中的Nat易挥发,除一部分被熔融硅
德国 steinmulller公司技术,改造3号炉。改造酸盐捕捉外,有一部分与烟气中的So3发生反
后锅炉最低不投油稳燃负荷为40%ECR,锅炉。应,形成Na2SO4;另一部分是易于挥发性的硅
效半高于保证值,NOx排放优于国家标准,在酸盐,与挥发出的钠发生置换反应。而释放出
操作的灵活性和可靠性等方面,都得到了用户来的伊,再与So3化合,并生成K2SO4。当碱会
和同行的好评。但改造后3、4号炉燃烧器上部属酸盐沅积到受热面的管壁后公再吸收
区域,水冷壁仍存在高温腐蚀,腐蚀区域为DSO3,并写Fe2O3作用生成焦硫胶盐(Na
层个H层的煤粉喷口向火面角隅,4面墙均有,K)2S2O1。这样一来,受热面上熔融的硫酸盐
面积人为3m×7m。经测定,在300MW负M2SO4败收sO3并在Fe2O3、A1O作用下,生
荷时,高温腐蚀“重地方的烟气中O2仪为1%成复合硫酸計(Na-( Fe Al)SO随着复合硫
左右。4号炉自1995年10月投运至2004年10酸盐的沉积其熔点降低、表面温度增高。当表
月水冷壁管壁腐蚀区域的最人减溥量为0.7mm。面温度升高到熔点.管壁表面的Fe2O氧化保
为完善石洞口1号收造方案,防止水冷壁高温扩膜被复合硫酸盐彼坏,使管壁继纹腐似。
收稿目期:2002-05-08
作者简介:张翔,(1965-),男,1986年毕业于华中工.学院电』热能动力专业,现为上海锅炉』有限公司设计处高级工.程师。
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锅炉技术
外,附着层中的焦硫酸盐(NaK)2S2O,由丁熔300MW机组中,燃川贫煤的10台锅炉,都出
点低,更容易与Fe2O发生反应,生成(Na?现∫高温腐蚀,而燃用姻煤的锅炉则很少发现
K)Fe(SO4)3,且反应速度更快。
高温腐似。在湖北省汉川电厂投运的4台贫煤
氯化物型腐似的形成:在炉内高温下,原煤锅炉上,也出现了不同稈度的高温腐蚀,其中1
中的NaI易与H1O、SO2、SO3反应,生成硫酸号炉曾于2001年8月因高温腐蚀发尘爆管,造
盐Na2SO4利HCI气体。同时凝结在水冷壁上成紧急事故停炉。在重庆珞璜、西渭河河北
的NaC也会和胶发尘反应,4成HCI气体,西北坡等电厂均发生了类似问题。通过调矿
因此,沉积层中的HC们浓度要比烟气中的大得我们认为大型贫煤锅炉水冷壁发牛高温腐蚀的
多,会使受热面管壁表面的Fe2O氧化保扩膜原因为
帔坏。有研究表明,这种情况在Co和H2浓度
(1)贫煤着火困难,火焰传播速度慢,导
超过一定范围的还原性气氛中则更为强烈。
敛木燃尽的煤粉颗粒增多,造成水冷壁附近
倇化物型腐蚀的形成:倇化物型腐蚀是黄些区域缺氧燃烧,而山现还原性气氛和腐蚀
铁矿硫造成的,黄铁矿粉末随着未燃尽煤粉到气体
达水冷壁管上,受热释放出单原子硫和硫化
(2)贫煤着火困难,为收善其着火,通常
铁。另外,管壁附近的硫化氢和SO2超过一定采用人切圆,并在一次风喷口布置了各种型式
浓度时,也会生成单原子,而单原子硫在还原的稳燃器,在一定程度上影响了一次风的劇
性气氛中,当管壁温度达到350C时会发牛倇性,造成煤粉火焰刷墙
化反应,生成硫化铁;同吋硫化氢可以透过
(3)贫煤燃烧往往釆用瘦高型炉騲,燃烧
Fe2O3,写磁性氧化铁Fe:O4(即FPe2O-FeO)中器区域热负荷高,故水冷壁管壁温度高。假若
的FeO反应,也生成硫化乖铁,最片这些硫化水质不好,容易引起管内结垢,进一步提高了
亚铁绥慢氧化,生成黑色的磁性氧化铁FeO,管壁温度,川速高温腐蚀
使管壁不断地受腐似。
(4)在燃用贫煤时,一般采用钢球暦热风
综上所述燃煤巾的S、、K、Na等物质的送粉,为保证燃烧的稳定性和满足低NOx要
存在是发生高温腐蚀的内在根源。而燃用劣质求,一般采用了加装顶部燃尽风(OFA)的分
煤所需要的气流扰动和较高的燃烧温度,使煤粉级送风原埋,加上顶部三次风的存在,致使炉
火焰容易刷墙以及水冷壁附近可能出现还原性内中、ド部量減少,水冷壁附近容易戸产生还
气氛,为水冷壁的高温腐蚀提供了外部条件。要原性气氛和腐性气体;
确定大型锅炉灯内水冷壁是否发牛高温腐蚀.可
(5)在燃用含硫量和灰份较高的贫煤吋
以通过停炉检修时的水冷壁壁厚普査和运行时尾部容易发生低温腐蚀,如果空气迿热器漏风
的壁面气氛试验确定。根据调研,我们发现水冷和堵灰严重,会导致送、引风机难以提供满足
烨管腐蚀速度一般为0.8~1.5mm/10fh,而运炉内燃烧需要的空气量,促使了水冷壁附近形
行时水冷壁发牛高温腐蚀的判据为
成还原性气氛和腐蚀性气体
(1)燃煤中的Sarュ%
(6)现代电?的峰谷差增人,要求人型锅
(2)水冷壁附近O22%
炉参与调峰。,也不利于炉内水冷壁的保护。锅
(3)腐蚀区域的水冷壁管壁温度>炉在频繁启停和变负荷运行中,水冷壁热胀冷
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缩,谷易造成管壁表而的氧化膜脱落,加速了
2大型贫煤锅炉发生高温腐蚀的原因
腐蚀过程。同吋,如果变负荷速度太快而影响
正常的水循环,造成水冷壁局部壁温增高,也
在调研中,我们发现山东省已投运的18
公导致高温腐蚀加刷
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