锅炉高温腐蚀分析与技术措施.pdf

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第30卷第1期
四川电力技术
Vol 30, No. 1
2007年2月
Sichuan Electric Power Technology
Feb.2007
锅炉高温腐蚀分析与技术措施
丁力,陈曲进
重庆电力高等专科学校,重庆40003)
要;对燃用高硫的锅受热面高温腐做特点进行研究,分析了高漒腐敒的主要形响因索,提出了解决高温腐做
的主要指施。
关词:锅炉高温腐蚀;影响因;技术揹施
Astdt:Thecharcteitiesdfhigh-tenpethnrecoroaionintheheaingsaufefboilerwhichisbumingwihhig曲-gulfurcal
are su ed. After analying e an eng a led h mm, he mn masures to sl
high-temperature corrosion are put forward
Key words: high-tem era comson in boiler; affecting factor technical measure
中图分类号:1K24文献标识码:B文章编号:1003-6954(2007)01-007~-04
锅炉受热面的髙温腐蚀是指烟气中所含碱金属
的复合硫酸盐以液态形式在高温受热面上沉积所造
成的腐蚀现象。锅炉高温腐蚀现象是由燃料中的硫
和燃料灰份中的碱金属(钠、钾)以及钒所引起的,主
要发生在燃用高硫煤或髙钒油的锅炉水冷壁管和过
热器管東上。
川渝地区火电厂大多燃用高硫煤,如松藻洗煤的
折算硫份为0.4%,芙蓉煤的折算硫份为0.67%,远
远高于0.2%的高碗煤指标。个别火电厂实际燃煤
的收到基硫份曾高达6%,折算硫份达到1%,导致锅
炉高温腐蚀现象十分严重,经常因受热面爆管而被迫
图1水冷整管迎火面的腐蚀情况
停炉,对电厂的安全满发造成很大影响。特别是近年
来电力负荷需求增加,火电厂发电任务繁重,锅炉的
此外,在高温过热器的下部离火焰较近的位置,
运行小时数增大,川渝地区火电厂的锅炉均遭受到较也会发生较严重的腐蚀现象,如图2所示。
严重的高温腐蚀。
高温腐蚀特点
根据调査,川渝地区锅炉水冷壁管为受腐蚀减薄
最严重的区域,一般都在燃烧器髙度范围内,并且靠
近燃烧器附近及火焰中心区。对于液态排渣炉和敷
设卫燃带的锅炉,髙温腐蚀还会发生在耐火砼层之
从炉膛水冷壁管的腐蚀位置情况看,腐蚀严重的
区城是在管子的向火侧的迎火面,在向火侧的背火面
图2过热器管下部腐蚀情况
腐蚀较轻,如图1所示。
重庆某火电厂一台670th锅炉199年进行“四
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第30卷第1期
四川电力拉术
Vol 30, No. 1
2007年Ω月
Sichuan Electric Power Technology
管”防爆漏检査与诊断时,发现靠近燃烧器附近高温1400~16009℃左右,使煤中的矿物成份被挥发出
区城的水冷壁存在结焦及高温腐蚀情况,当时水冷壁来,这一区域烟气中NaOH、O2、HC、H2S等腐蚀性气
管的壁厚均在6.5m左右。2001年再次检查时发体成份较多;同时水冷壁附近的烟气还处于还原性气
现水冷壁出现大面积均匀减薄现象,局部焊缝处有氛,导致灰熔点温度的下降和灰沉积过程加快,从而
明显的壁厚减薄现象。
引起受热面的腐蚀。
分析表明,管壁减薄较多的区城主要分布在火焰2.4管壁温度
温度相对较高的地区,即燃烧器附近及距离火焰中心
管壁温度是影响腐蚀的重要因素之一。根据文
较近的炉墙上。同时还发现,在左侧墙及其与后墙相献]介绍,在300~500℃范围内,管壁外表面温度
邻的位置上管壁减薄较严重,而在前墙和右侧墙上的每升高50℃,腐蚀程度则增加一倍。由此对材质为
管壁减薄较少,估计与运行中火焰存在偏斜现象有12CMoV的水冷管壁和过热器管进行计算后的结果
关
如图3所示。
由于川渝地区多数燃用髙硫煤,受热面腐蚀现象
十分突出。不仅在水冷壁、过热器和再热器等高温受
腐蚀深度m/a
热面上形成高温腐蚀,在省煤器和空气预热器等低温
受热面上的低温廣蚀现象也十分严重。
2高温腐蚀的主要影响因素
350400450503550600650
管壁沮度
2.1爆质
图3腐蚀深度与温的关系
煤中含硫是造成锅炉受热面腐蚀的根本原因。
煤的硫含量越高,腐蚀现象越严重。媟中的硫在燃烧
根椐图3可知,当管壁温度为480~500℃时,水
过程中生成SO2,其中少量SO2转化成SO2,其转化率冷壁的腐蚀速度ん=0.17~0.22mm/a,过热器的ん
与下列因素有关
0.10~0.15mm/a。这是由于炉膛内的还原性气体
1)火焰温度:火焰温度越高,在高温下分解的自含量比过热器区高,其腐蚀速度也比过热器为大。
由原子氧越多,生成的SO2越多;
5火焰冲削及磨损
2)炉内过量空气系数:当a增大时,SO2的转化
金属表存在保护膜,而保护膜的损坏则可能是由
率和绝对值都将增加;
于磨损、腐蚀剂熔解、以及温度和烟气介质成份显著
3)积灰的成份及数量:当高温烟气流过积灰的受变化等,其中未燃尽煤粉的磨损作用很大。当宋燃尽
热面时,在灰中V2O和V203的催化作用下,烟气中的火焰流冲刷水冷壁管时,由于煤粉具有尖锐棱角,
部份SO2被转化为SO3。转化率随V20和VO3的数所以有很大的磨损作用,这种磨损将加速水冷壁保温
量、火焰温度及烟气中的氧量増加而增大。
层的损坏。
2.2灰中碱金属含量
同时,当火焰流冲刷水冷壁管时,不但使水冷壁
灰中碱金属氧化物K3O、NB2O在高温火焰作用附近的炉膛介质温度升高,而且也使管壁外表面与炉
下会产生升华现象,其升华成份与烟气中的SO3结合膛介质中的腐蚀成份接触频繁,锅炉水冷壁管的严重
在一起,凝聚在受热面上,形成易熔的硫酸盐K2S04、腐蚀区通常发生在炉膛内火焰中心的水平上,即热强
Na2SO4等,构成易粘附灰垢的温床。当金属壁温高度较高的管屏区段里,其原因就在于此。
于600℃时,呈熔融状态的K2SO4和Na2S04会侵蚀管
壁生成钾、钠和铁的复合硫酸盐( Ki Na, IFES0.),这是3预防高温腐蚀的方法
造成髙温腐蚀的主要原因。
2.3管壁附近烟气成份
3.1减弱或消除腐蚀介质的腐蚀性
引起水冷壁管腐蚀的另一个主要原因是烟气中
腐蚀介质中最主要的成份是SO3,因此减少火焰
存在腐蚀性气体。由于燃烧器附近的火焰温度可达和烟气中的S0是避免腐蚀最有效的途径。