某公司机组水冷壁烟气腐蚀原因分析与建议

1、批准审核编写（章章）项目名称称：鹤壁壁丰鹤发发电有限限公司#1机组组水冷壁壁烟气腐腐蚀原因分析析和处理理建议工作时间间：20099年10月228日 11月2日项目负责责：王卫卫军河南电力力试验研研究院：李长鸣鸣何俊峰峰鹤壁丰鹤鹤发电有有限公司司：孙厚厚礼摘 要要20099年100月，#11机组投运后后首次大大修检查查中，电电厂首次次发现水水冷壁严严重腐蚀蚀减薄。电厂领领导和化化学等相相关专业业高度重重视，立立即联系系通报情情况，并并于100月28日日第一时时间送样样委托检检查分析析。河南电电力试验验研究院院受托采采用目视视、体视视镜检查查，电镜镜、能谱谱以及XX射线衍衍射分析析等方法法，对送送

2、检管样样腐蚀防防护状态态进行检检查分析析，提出出了相应应结论和和建议。工作中中，电厂厂领导高高度重视视，有关关专业大大力协作作支持，在此谨谨致谢意意。分析确认认或认为为：1）水冷壁壁受热面面受到的的是严重重的高温温还原性性硫腐蚀蚀，腐蚀蚀产物为为FeSS，反应应物的最最初来源源是煤中中的硫化化物。22）实际燃烧烧气氛主主要呈还还原性，是形成成腐蚀的的主要气气氛条件件。3）严重高高温腐蚀蚀与腐蚀蚀层的高高密度深深入龟裂裂、分层层结构和和层状裂裂纹特点点和层状状剥落特特性密切切相关。为此建议议：1）将两台台机组的的燃烧均均改为合合适的连连续氧化化性气氛氛，当整整体氧化化性燃烧烧与低氮氮燃烧控控制冲

3、突突时，可可采取对对腐蚀部部位在附附壁区形形成局部部富氧气气氛的气气氛控制制改进设设计，或或进行表表面喷涂涂防护；同时做好好运行燃燃烧气氛氛监控。2）注意煤煤质（含含硫量、钡、钙钙含量）和烟气气（氯化化物、氟氟化物）分析监监控，必必要时掺掺烧活性性钙化合合物。33）对两台台机组均均加强相相应控制制防止水水冷壁管管超温：（1）防止偏偏烧；（2）优优化给水水处理，降低水水侧沉积积率，防防止水冷冷壁管超超温。5）金属和和锅炉专专业评估估#1机机组水冷冷壁管强强度、寿寿命和换换管的必必要性。继续加强强检修中中的化学学、金属属、锅炉炉检查监监督，追追踪检查查分析。目录TOC o 1-1 h z u HY

4、PERLINK l _Toc213712277 1引言言 PAGEREF _Toc213712277 h 1 HYPERLINK l _Toc213712278 2样品品简况和和目视观观察 PAGEREF _Toc213712278 h 1 HYPERLINK l _Toc213712279 3管样样断面检检查 PAGEREF _Toc213712279 h 1 HYPERLINK l _Toc213712280 4送检检各样品品的体视视镜检查查 PAGEREF _Toc213712280 h 3 HYPERLINK l _Toc213712281 5送检检各样品品的电镜镜、能谱谱检查 PAG

5、EREF _Toc213712281 h 44 HYPERLINK l _Toc213712282 6典型型样品的的X射线衍衍射分析析 PAGEREF _Toc213712282 h 12 HYPERLINK l _Toc213712283 7综合合分析 PAGEREF _Toc213712283 h 112 HYPERLINK l _Toc213712284 8结论论和建议议 PAGEREF _Toc213712284 h 141引言言鹤壁丰鹤鹤发电有有限公司司#1机机组系6600WWM超临临界直流流炉机组组，20007年9月28正式式投运，至此次次大修前前，累计计运行1147660h，合2

6、00.2月月。20009年110月，机组投投运后首首次大修修。在检检查中，电厂首首次发现现，水冷冷壁（材材质T22）严重重腐蚀减减薄。电电厂领导导和化学学等相关关专业高高度重视视，立即即联系我院院通报情情况，并并于100月28日日第一时时间送样样，委托全全面检查查分析，河南电电力试验验研究院院收到样样品后，以最快快速度完完成检查查分析。2样品品简况和和目视观观察送检腐蚀蚀水冷壁壁管样取取自B层层，高度度位于BB层燃烧烧器上11m；管管样分别别取自AA墙（距距前墙55m）和B墙（距前墙墙3m）。管样样外状全全貌见图图1。图1管管样全貌貌 同时还送送有水冷冷壁向火火侧正面面的片状状脱落物物（照片片

7、见图22）以及及鳍片相相应部位位的层状状脱落物物样品（照片见见图3）。图4分别别是墙和B墙水冷冷壁管样样的典型型局部照照片。目目视观察察可见：向火侧表表面有厚厚度为mmm量级级的腐蚀蚀产物，颜色大大部棕黄黄或棕褐褐；腐蚀蚀产物层层不规则则开裂，至管壁壁外表面面，同时时与管壁壁外表面面明显分分层；层层间结合合力很差差，取样样时施力力后极易易片状剥剥落，电电厂收集集的片状状剥落物物典型照照片见图图3；腐蚀产物物剥落后后露出的新管壁外外表面较较为致密密、完整整，但有有cm22量级较较表浅（0.11-1mmm）的的起伏，主要呈呈常见不不同价态态铁氧化化物的褐褐色或黑黑褐色、黑灰色色，准确确组成有有待进

8、一一步分析析；片状剥落落物外壁壁有不规规则疏松松突起，系高温温粘结和和炉膛燃燃煤飞灰灰；片状剥落落物内层层（靠水水冷壁管管表面）外状与与腐蚀产产物剥落落后的管管壁外表表面很接接近，同同样较为为致密，主要呈呈铁氧化化物的褐褐色或黑黑褐色、黑灰色色，准确确组成待待后续分分析。3管样样断面检检查送检管样样取样加加工成试试样，观观察和测测定横断断面壁厚厚。试样样横断面面照片见见图5。壁厚厚测定结结果见表表1。其其中测点点1和测测点2取取自背火火侧正中中，测点点3和测测点4取取自向火火侧正中中。处理测测定数据据后可见见，向火火侧正中中壁厚平平均减薄薄2.22mm（占原始始壁厚的的29），减薄速度度为1.

9、3mm/aa，系相相当快的的速度。图2水水冷壁向向火侧正正面片状状脱落物物图3靠鳍片片部位片片状脱落落物图4A侧侧（上）和B（下下）侧水水冷壁的的典型局局部照片片图5水水冷壁管管横断面面壁厚检检查（左左：A侧侧。右：B侧。）表1水水冷壁管管样壁厚厚和减薄速度度测定结结果取样部位壁厚，mmm减薄速度度mm/aa背火侧正正中向火侧正正中平均减薄薄测点1测点2测点3测点4A侧7.5557.5005.2885.3662.21.3注注B侧7.4557.4885.1885.266注：运行行时间按按20.2个月月计。4送检检各样品品的体视视镜检查查准备送检检（电镜镜、能谱谱、X射射线衍射射）的管样取取自A侧

10、和B侧侧水冷壁壁，并按按要求进进行了加加工，其其体视镜镜照片见见图6，记为#1样品品。观察察可见表表面大致致平整，呈黑褐褐色色和和灰褐色色。A墙B墙图6水水冷壁原原始表面面体视镜镜观察照照片（视视野直径径14mm）观察片状状腐蚀产产物，可可见其层状（多层）结构和和层状裂裂纹，鳍鳍片部位位因剥落落相比水水冷壁向向火侧正正面困难难，层状状尤其明明显，照片见见图7。为进一一步电镜镜、能谱谱、X射射线衍射射检查，取典型型部位加加工得到到基本平平整的断断面样品品，其照照片见图图8，记记为#22样品。图7片状状腐蚀产产物断面面观察照片片（视野直直径122mm）图8片状状腐蚀产产物断面面观察照照片（视野直直

11、径122mm）电除尘阳阳极附着着物送检检样品照照片见图图8，记为为#3样样品。是由极细的的土黄色色粉末聚聚成，为为保持原原结构，未作研研磨。图8电除除尘阳极极附着物物观察照照片5送检各各样品的的电镜、能谱检检查5.1 水冷壁壁管样典典型部位位电镜、能谱检检查图9是送送检#11样品典典型部位位电镜照照片。可可见表面面分两种种类型：11）第一一类导电电良好，整体较较为致密密，遍布布龟裂；2）第第二类系系导电较较差的颗颗粒物堆堆积。图9水水冷壁管管样典型型部位电电镜照片片图9是龟龟裂部位位的放大大后的电电镜照片片和能谱谱分析取取谱点，能谱分分析结果果见表11。由能能谱结果果可见表表面的主主要特点点：

12、图9龟裂裂部位电电镜照片片龟裂部位位元素为为材质组组成Fee 、Cr和氧氧化、腐腐蚀成分分O 、S，故可可确定是是基底材材质的腐腐蚀产物物；Cr/FFe比例例高于材质质组成；腐蚀产物物物相暂暂时无法法确定，但显然然不足以以全部形形成FeeS或硫硫酸盐，一定会会有相当当比例的的氧化物物共存；应予特别别注意的的是向下下深入的的龟裂纹纹和其密密度，是是形成层层状腐蚀蚀产物继继而片状状脱落的的结构原原因，也也是腐蚀蚀产物强强度差受受力易于于沿片状状脱落物物厚度方方向断裂裂的结构构原因，图100是裂纹纹进一步步放大后后的电镜镜照片。表2龟裂裂部位能能谱分析析结果，wtSpecctruumOSCrFeTo

13、taalSpecctruum 1123.8883.1882.55570.339100.00Specctruum 2231.4482.7002.03363.880100.00Specctruum 336.6221.8771.84489.668100.00Specctruum 4425.4413.0001.65569.995100.00Meann21.8852.6992.01173.445100.00图10 裂纹纹部位和和白色沉积积物放大大后的电电镜照片片表3是对对图100中白色沉积积物的能能谱分析析数据。可确定定：主要是管管壁的氧氧化腐蚀蚀产物；氧化程度度更为充充分彻底底，导电电性明显显变差；有

14、外来烟烟尘组成成物污染。表3白色色沉积物物的能谱谱分析结结果，wwtSpecctruumCOSCaCrFeTotaalSpecctruum 1146.0082.8440.87750.221100.00Specctruum 226.71146.2282.6220.51143.888100.00图11是是导电较较差的堆堆积颗粒粒物部位位的电镜镜照片和和能谱取取样点，表4是是其能谱谱分析数数据。由数据据可见：管壁腐蚀蚀产物占占相当比比例；很可能部部分为硫化物物；外来烟尘尘组成污污染更加加明显。图11 导电电较差的的堆积颗颗粒物电电镜照片片和能谱谱分析取取谱点表4堆积积颗粒物物能谱分分析结果果，wtt

15、SpecctruumCOAlSiSFeZnPbTotaalSpecctruum 117.79924.3343.8664.62217.44635.3346.599100.00Specctruum 2213.11524.11149.4464.8558.444100.00Specctruum 3324.55721.22145.8828.400100.005.2片状剥剥落物典典型部位位电镜、能谱检检查图12是是片状剥剥落物的的断面电镜镜照片和和能谱取取样点。图中剥剥落物顶顶部是腐腐蚀产物物接触烟烟气的外外层，底底部是接接触管壁壁的内层层。表55是断面面由外向向内的能能谱分析析线扫描描数据。分析能谱谱数

16、据可可以确定定：腐蚀产物物层是主主要是材材质金属属的硫化化物，主主要是FFeS，是典型型的材质质高温还还原性硫硫腐蚀产产物；整体平均均看，腐腐蚀产物物层中CCr/FFe比值值低于材材质标准准；外部疏松松部位是是接触到到运行烟烟气的表表面，或或原始表表面裂纹纹，不是是片状腐腐蚀层测测试前加加工中的的新鲜断断裂面；最底部组组成中还还有部分分未受腐腐蚀的单单质材质质金属；腐蚀产物物明显分分层且有有层状裂裂纹。表5片状状剥落物物的断面面能谱分分析结果果，wtt图12片状剥剥落物的的断面电电镜照片片和能谱谱取样点点在图133中，对对片状剥剥落物断断面左侧侧的疏松松部分进进行了电电镜观察察和能谱分分析（数

17、数据见表表6）。局部放放大照片片见图114。能能谱分析析数据和和局部放放大照片片可以确确认：左侧的疏疏松部分分的金属属球状物物是割管管取样时时形成的的熔融焊焊渣；由左侧的的疏松部部分元素素组成，可见有有明显的的烟气粉粉尘污染染物；可以确定定，左侧侧的疏松松部分是是腐蚀产产物表面面特有的的龟裂纹纹向材质质基底方方向延伸伸的自然然原始裂裂纹表面面。表6片状状剥落物物的断面面能谱分分析结果果，wtt图13片片状剥落落物的断断面电镜镜照片和和能谱取取样点图14片片状剥落落物的断断面的局局部放大大电镜照照片在电镜照照片图115中，可以观观察到：样品左侧侧随鳍片片的弯曲曲，层状状裂纹相相应弯曲曲；图13分

18、分析证实实的龟裂裂纹向材材质基底底延伸，直至达达到靠近近和平行行于基底底的层状状裂纹，使烟气气组成可可以深入入渗透其其中并反反应。图15片片状剥落落物断面面左端电电镜照片片在电镜图图16中中，同样样可以在在样品右右端观察察到龟裂裂纹向材材质基底底延伸，直至达达到接近近和平行行于基底底的层状状裂纹的的情况。图16片片状剥落落物断面面右端电电镜照片片在电镜照照片图117中，经放大大后，片片状腐蚀蚀产物的的层状结结构和裂裂纹更加加清清晰晰。图17片片状腐蚀蚀产物的的层状结结构和裂裂纹5.3电电除尘阳阳极粉尘尘的电镜镜、能谱谱检查图18是是电除尘尘阳极粉粉尘的电电镜照片片，可见见大多为为高温熔熔融的球

19、球状微粒粒。图118是局局部放大大的电镜镜照片，表7是是其组成成的能谱谱分析数数据，可可见主要要是硅铝铝酸盐。比较其其组成，可见与与水冷壁壁表面的的粉尘污污染物组组成有相相当的区区别，特特别应予予注意的的一点是是相对于于水冷壁壁表面的的粉尘污污染物组组成的硫硫元素含含量和可可能存在在的，电电除尘阳阳极粉尘尘中硫化化物含量量数量级级减少。图18电电除尘阳阳极粉尘尘的球状状微粒结结构表7电除除尘阳极极粉尘能能谱分析析结果，wtSpecctruumOAlSiSKCaTiFeTotaalSpecctruum 1155.11515.44520.9900.9112.2331.1884.199100.00S

20、pecctruum 2251.55616.33421.4451.4881.2442.7115.233100.00Specctruum 3355.00214.88421.2211.2330.8223.4773.422100.00Min.51.55614.88420.9900.0000.8222.2330.0003.4226典型型样品的的X射线线衍射分分析片状剥落落物的X射线线衍射谱谱见图119。分析析可见：主要物物相为FFeS，占绝对对优势。X射线线衍射结结果进一一步确认认，能谱谱分析的的结论是是正确的的，腐蚀蚀产物层层主要是是材质金金属的硫硫化物，主要是是FeSS，是典典型的材材质高温温还原性

21、性硫腐蚀蚀产物。图19水冷壁壁表面的XX射线衍衍射谱7综合合分析综合分析析以上检检查结果果和电厂厂较高的的入炉煤煤含硫量量，可以确确认：水冷壁受受热面受受到的是是严重的的高温还还原性硫硫腐蚀，腐蚀产物物为FeeS；锅炉燃烧烧的实际际气氛主要要呈还原原性，是是形成腐蚀蚀的主要要气氛条条件。此次检查查所见#1机组组水冷壁壁严重高高温还原原性硫腐腐蚀，与腐蚀蚀层的结结构特点点和剥落落特性密密切相关关，其机理可分分析如下下：FeS腐腐蚀层自自最初形形成，表表面即遍遍布高密密度的龟龟裂纹；龟裂纹随随腐蚀进进行深入入发展，且形成成分层结结构和层层状裂纹纹；上述腐蚀蚀层毫无无隔离性性防护能能力，反反而可能能

22、具有良良好的半半导体特特点，在在烟气气气氛转为为氧化性性时，成成为电化化学腐蚀蚀反应的的阳极，产生的的亚铁离离子与HH2S反应应，一方方面形成成腐蚀产产物FeeS，另另一方面面离解出出来H，为阳极极的活化化进一步步提供了了条件。分层结构构和层状状裂纹的的存在，使腐蚀蚀产物FFeS极极易片状状剥落暴暴露出的的新鲜表表面在腐腐蚀性烟烟气条件件下，又又快速开开始新一一轮腐蚀蚀过程，是快速速腐蚀的的又一原原因。上述还原原性高温温硫腐蚀蚀中，作作为局部部高含量量反应物物的含硫硫化合物物的来源源，以及及转化、腐蚀机机理，按按照国际际最新研研究结论论，结合合本报告数据据和分析，可可作如下下讨论：1）煤中中的

23、硫化化铁（主主要形式式为FeeS2）是烟烟气中腐腐蚀性含含硫化合合物的主主要根本本来源，同时也也不排除除ZnSS和PbbS；2）还原原性燃烧烧气氛下下，FeeS2分解形形成FeeS沉积积于水冷冷壁表面面，形成成无腐蚀蚀性的富富集；3）当燃燃烧气氛氛转为氧氧化性时时，FeeS转化化为H22S、等多种种腐蚀性性含硫化化合物，在水冷冷壁表面面形成高高浓度（高达00.6-3.00）的腐腐蚀性气气体反应应物；4）这些些高浓度度腐蚀性性含硫化化合物气气体与水水冷壁表表面的高高温材质质发生快快速反应应，形成成快速腐腐蚀，实实际速度度（1.3mm/aa）与最最新国际际研究所所述（00.75-3.55mm/aa

24、）一致致；5）除直直接化学学反应外外，借助助FeSS层的半半导体性性能和密密集分布布的深入入龟裂纹纹，可能能存在的的氧气与与H2S结合合，更可可能发生生电化学学腐蚀，加快腐腐蚀速度度，加强强龟裂纹纹底部活活化和深深入；6）氧化化性气氛氛持续至至水冷壁壁表面FFeS沉沉积耗尽尽时，可可能直接接进入龟龟裂纹内内和腐蚀蚀产物层层状结构构中，以以其氧化化性反应应和氧化化性反应应产物的的体积膨膨胀作用用，加剧剧层状结结构或进进一步形形成层状状裂纹，为腐蚀蚀产物的的层状剥剥落、水水冷壁无无保护性性新表面面的形成成提供条条件。7）还必必须明确确，水冷冷壁温度度的异常常升高（包括内内壁结垢垢对传热热的影响响）

25、对这这些腐蚀蚀相关反反应均有有明显的的加速作作用，是是加剧高高温腐蚀蚀的重要要因素。本检查测测定了#1机水水冷壁垢垢量，两两侧水冷冷壁向火火侧平均均沉积率率为866g/（m2a），达到三三级水平平，比#2机组组的711 g/（m22a）还还高200。其其中垢量量最高部部位已达达2000 g/m2，按酸酸洗导则则要求，再运行行一年即即应酸洗洗。这是是还原性性处理的的常见沉沉积率水水平；测测定结果果证明，尽快开开展给水水弱氧化化性处理理，安全全有效降降低水冷冷壁沉积积率，非非常必要要。针对上述述各腐蚀蚀机理，从化学学方面考考虑控制制，可分分析如下下：加强煤质质特别是是含硫量量监控。除含硫硫量外，还应注注意强腐腐蚀性成成分氯化化物和氟氟化物含含量的监监控；燃烧改为为合适的的氧化性性气氛并并保持连连续稳定定控制，同时控制制煤粉细细度，保保证相应应的硫化化物充分分氧化燃燃烧，根根本消除除低价硫硫化物的的存在、水冷壁