某发电公司2号炉水冷壁高温腐蚀原因研究和处理措施

1、某发电公司2号炉水冷壁高温腐蚀原因研究和处理措施摘要：在2008年石门电厂#2机组大修锅炉本体检修 中，发现水冷壁后墙及右墙高负荷区存在区域性腐蚀现象， 本文就此问题展开探讨，分析其原因，提出防范措施。关键词：水冷壁；燃烧器；高温腐蚀中图分类号:tk224. 9 1 设备简介大唐石门发电有限责任公司2x300wm机组的锅炉采用哈尔滨锅炉厂引进的美国ce公司设计制造技术，为1021t/h 亚临界压力、中间一次再热自然循环汽包锅炉。锅炉设计为单炉膛，倒u型布置，平衡通风，直流式燃烧器正四角切 燃烧。炉膛宽12802mm,深为12808mm。水冷壁由内螺纹管及膜式水冷壁组成，在炉膛中热负荷较高的区域

2、采用内螺纹管以防止管内产生膜态沸腾。为避免 水冷壁吸热偏差，炉膛四角设计成大切角，每个大切角为独 立循环回路，有16根水冷壁管。整个水冷壁划分为28个自 然循环回路。水冷壁管规格为63.5x8,材质为20g,全 炉总计944根。锅炉每角布置5层煤粉燃烧器，从下到上依次为a、b、 c、d、e层燃烧器，其中a、b层直流双通道固定式燃烧器,c、d、e层为浓淡型直流宽调节比燃烧器，整个燃烧器系统位于标高约从17. 24m至27. 80m的范围内。2缺陷概述2008年#2炉大修中，检查发现水冷壁后墙右数第66根 至第119根（实际标高约为23. 40m至26. 90m,为d层燃烧 器中部往上3.5米区域

3、）以及水冷壁右墙前数第79根至第 113根（实际标高19. 3m至22. im,为c层燃烧器处管排安 装焊口往下0.6米开始往下2.2米的区域），存在大面积高 温腐蚀痕迹。腐蚀的水冷壁管向火侧呈现松树皮状，表面凹凸不平， 局部区域有腐蚀坑，横截面向火侧呈现出三角形，最薄处约 4.6mm,典型腐蚀如下图片所示。3.腐蚀机理水冷壁高温腐蚀产生机理根据化学反应不同分为2种类 型，即硫化物型和硫酸盐型。硫化物型腐蚀，即煤粉中fes2附着在水冷壁管上，在 高温（约350°c）下受热分解成fes和s, fes进一步氧化成 fe2s3,从而破坏管壁。硫酸盐型腐蚀，即煤粉中碱金属氧化物与燃烧产生的

4、so3化合成硫酸盐（m2so4）,而附着在管壁上硫酸盐与fe2s3、 s03进一步发生反应：3m2s04+ fe2s3+3s032m3fe （s04） 3一般正常情况下，高温烟气会使fe氧化成fe203 ,对 管壁产生保护作用。一旦这层致密的氧化层被m3fe (s04) 3 破坏，高温腐蚀便产生了。燃煤中硫分越高，单位量煤粉燃烧时产生s03更多，而 过量s03也能直接和m2s04发生反应：m2s04+s03m2s207相比于m3fe (s04) 3,液态的焦性硫酸盐m2s207具有 更强腐蚀性。在实际中，焦性硫酸盐m2s207和碱金属硫酸盐m3fe (s04) 3是我们常见的锅炉焦块重要成分。

5、有资料表明，管壁温度和烟气温度在一定范围内(烟温 不超过1400°c,管壁温度在510至690°c之间)，硫酸盐型 腐蚀是随着管壁温度升高而变得严重。实际情况中的高温腐蚀具体是属于硫化型腐蚀还是硫 酸盐型腐蚀，需要对腐蚀产物进行化学成分分析才可确定。因此，在一定的管壁温度范围内，煤中硫和碱金属含量 越多，这种高温腐蚀也就越严重。另外，管壁结渣或高温结 焦与高温腐蚀有相互促进作用。4原因分析4. 1入炉煤含硫量长期偏离设计值。近年来煤炭市场的供应不断紧张，公司机组掺烧煤比例 不断加大，煤中硫份的含量也呈上升趋势，最高曾达3%以上, 入炉煤含硫量长期高于设计值。4. 2高负荷区

6、域水冷壁管存在超温现象。我厂额定蒸汽参数为540°c,设计炉膛出口烟温994°c, 正常运行工况下，水冷壁管壁温度不会超过450°c (20g使 用极限温度为45ctc)。相关研究资料表明，烟温在1000°c 左右，水冷壁管温度要高于560°c,高温腐蚀才会有剧烈发 展趋势。那么造成水冷壁区域局部高温腐蚀的直接原因是被腐 蚀区域运行中管壁严重超温。通过调查了解运行、检修情况 及大修前冷态试验，我们发现：(1) 运行中被腐蚀区域附近a3?b3?c3?a4燃烧器相应 的一次风管送粉不畅，检修中发现b3、a4、a3燃烧器喷口 大量结焦，烧损变形。(2

7、) 大修前锅炉冷态试验中发现b3次风风速明显偏 低，一次风口中心线向右墙偏斜。以上两点说明运行中腐蚀区域附近的燃烧器一次风切 园中心向#3角偏移造成火焰刷墙，火焰刷墙造成局部管壁严 重超温，随着管表面结焦结渣日趋严重，导致传热恶化，管 壁温度升高，超温区域的高温腐蚀也就形成了。一次风切圆 为逆时针方向旋转，在标高上则体现为后墙腐蚀区域位置略 高于右墙腐蚀区域。4.3低负荷时为保证再热汽温采取的富氧燃烧措施加剧了高温腐蚀。由于石电机组大多时候在电网中承担调峰的角色，且因 设计上的原因，低负荷时再热汽温偏低，常采取提高氧量的 措施提高再热汽温，导致富氧燃烧过程中产生大量s03气体, 加剧了高温腐蚀的产生与发展。5处理措施针对以上原因分析，除更换腐蚀超标管，更换或修复烧 损燃烧器，修后调平一、二次风速外，还做了如下处理：(1) 将b3燃烧器上、下层煤粉通道、二个腰部风通道 作局部修改，通过焊接不锈钢板的方式使喷口整体向前推 进，使通道前边缘距离火咀外部壳体边缘缩短至200mm,提 高一、二次