锅炉受热面高温腐蚀原因分析及防范措施

1、锅炉受热面高温腐蚀原因分析及防范措施Cause Analysis and Protective Measues to High-temperature Corrosion On Heating Surface of Boiler张翠青（内蒙古达拉特发电厂，内蒙古达拉特 014000 ）摘要达拉特发电厂B&WB-1025/18.44-M型锅炉在九八及九九年 #1、 #2 炉大修期间，检查发现两台炉A、 B 两侧水冷壁烟气侧、屏式过热器迎火侧、高温过热器迎火侧存在大面积腐蚀，根据腐蚀部位、形态和产物进行分析，锅炉受热面的腐蚀属于高温腐蚀，其原因主要与炉膛结构、煤、灰、烟气特性及运行调整有关

2、，并提出了防范调整措施。 关键词 锅炉受热面；高温腐蚀；机理原因分析；防范措施达拉特发电厂#1#4炉是北京B&W公司设计制造的B&WB-1025/18.4-M型 亚临界自然循环固态排渣煤粉炉。 锅炉采用前后墙对冲燃烧方式。设计煤种为东 胜、神木地区长焰煤。在九八及九九年 #1、#2炉大修期间，检查发现两台炉 A、 B两侧水冷壁烟气侧、屏式过热器迎火侧、高温过热器迎火侧存在大面积腐蚀， 两台炉腐蚀的产物、形状及部位相似。腐蚀区域水冷壁在标高1638米之间及屏式过热器、高温过热器沿管排高度，腐蚀深度在 0.41.0mm之间，最深处达 1.7mm腐蚀面积达500平方米左右。腐蚀给机组

3、安全运行带来严重隐患。 1.腐蚀机理原因 1.1锅炉炉膛结构锅炉炉膛结构设计参数见下表：炉膛容积热负荷qv炉膛断面热负荷qF燃烧器区域壁面 热负荷qrb上排燃烧器至屏 过下边缘高度H设计值推荐值设计值推荐值设计值推荐值设计值推荐值0.140.0994.684.371.120.4013.215 :MW/m0.198MW/m5.20MW/m0.78m18.3从上表看出，锅炉燃烧器区域壁面热负荷值选择明显偏高，比推荐范围的上限值高40叫，同时上排燃烧器至屏过下边缘高度值比推荐范围的下限还低1.8米，这就导致燃烧器布置过于集中、燃烧器区域局部热负荷偏大、该区域内燃烧温度 过高，实测炉膛温度达1370-

4、1430Co燃烧温度偏高直接导致水冷壁管壁温度 过高，理论计算该区域水冷壁表面温度为 452Co大量的试验研究表明当水冷壁 管壁温度大于400c以后，就会产生明显的高温腐蚀。1.2 煤、灰、烟气因素蒙达公司实际燃煤是东胜、神木煤田的长焰煤和不粘结煤的混煤。：燃煤中碱性氧化物含量较高，灰中钠、钾盐类含量高，平均值达3.85%,含硫量偏高。1.3 运行调整不当为了分析运行调整因素对腐蚀的影响，在 A、B侧水冷壁标高20、25、28 米处安装了三排烟气取样点，每排三个，共 18个。分析烟气成分后发现，燃用 含硫量高的煤种时，由于燃烧配风调整不合理，省煤器后氧量偏大（实侧值 4.35%）,导致燃烧过程

5、中生成大量的 SO气体，加剧了高温腐蚀的产生与发展。 2.腐蚀类型所取垢样中，硫酸酊及三氧化二铁的含量最高，具有融盐型腐蚀的特征，属于融盐型高温腐蚀。从近表层腐蚀产物的分析结果看， S和Fe元素含量最高， 具有硫化物型腐蚀特征，说明存在较严重的硫化物型腐蚀。 因此，达拉特发电厂 的锅炉高温腐蚀是以融盐型腐蚀为主并有硫化物腐蚀的复合型腐蚀。3.防止受热面高温腐蚀的措施2.1. 采用低氧燃烧技术组由于供给锅炉燃烧室空气量的减少，因此燃烧后烟气体积减小，排烟温度下 降，锅炉效率提高。燃油和煤中的硫转化为 SO的百分数和过量空气百分数之间 的关系是，随着过量空气百分数的降低，燃料中的硫转化为SO的转化

6、明显下降。试验表明，低氧燃烧可较大地降低腐蚀量。当在15%过量空气下试验的管子受到相当严重的腐蚀，管子的大部分有深坑且实质上已被破坏，而在1%过量空气下试验的管子仍处于良好的状态，只有一些轻微的麻点。2.2. 合理的配风及强化炉内的湍流混合合理的配风及强化炉内的湍流混合目的是避免局部出现还原性气体。通过调整及强化各燃烧器混合后，实际上高温腐蚀就减轻了很多。各燃烧器间煤粉浓度分布尽可能均匀为了防止高温受热面由于风粉分配不当、煤粉浓度不均匀而引起腐蚀和磨损，一般可采取下列措施予以减轻（ 1）尽量减少煤粉管道的弯头及长度，并力图使通往各燃烧器的煤粉管道阻力相近。（ 2）在管道分叉后引至燃烧器之前，最

7、好有足够长度的直管段，利用直管段的均流作用来减轻煤粉分布不均的程度。（ 3）尽量消除煤粉管道内气流的旋转。在产生气流旋转后的管道装设十字形的整流装置，这样阻力不大，效果较好。（ 4）对于因弯头而引起煤粉惯性分离所产生的分布不均现象，可用加装导流板予以减轻。（ 5）避免周期性地将个别给粉机停掉，必须调整设备和给粉工况，以便锅炉负荷一直下降到额定负荷的50-60%为止，均可由全部安装的给粉机来均匀地改变供粉，而不使个别燃烧器的过量空气量增高。2.4. 要控制适当的煤粉细度煤粉颗粒较粗时，火焰容易冲墙和煤粉难于燃尽，这样会引起高温腐蚀和磨损。2.5. 避免出现受热面壁温局部过高（ 1） 控制炉内局部

8、火炬最高温度及热流密度，特别是在燃烧器区域附近的火焰中心处。在燃烧器区域附近，水冷壁高温腐蚀速度是很大的，因为此处火焰温度高，热流密度也很大。（ 2） 降低出口扭转残余、烟温偏差以及过热蒸汽流量分布偏差，以避免出现局部过高的壁温。（ 3） 由于热流密度不均引起的水冷壁内部结垢不均而使壁温超温。（ 4）管壁运行温度最好控制在590以内。2.6. 在壁面附近喷空气保护膜国外为防止燃用无烟煤的超高参数液态排渣炉水冷壁高温烟侧腐蚀，采用一种往腐蚀区喷入热风的装置。2.7. 加添加剂防止高温腐蚀由前所述可知，SO3 对高温腐蚀起重要的作用，为减轻其影响，将石灰石（CaCO或白云粉（MgCOCaCO）和煤粉一起，经燃烧送入炉膛，在炉内高温 作用下，石灰石热解氧化钙和 CO,白云石热解成CaO和MgO它们遮盖住氧化 铁的催化表面，和烟气中 SO发生中和反应，生成 CaSO?口 Mg