某厂300MW锅炉低温再热器腐蚀原因分析.pdf

某厂300MW锅炉低温再热器 腐蚀原因分析 1、湖南省电力试验研究院(410007)朱光明程刚 2、 湖南省益阳发电有限责任公司 易红东 摘要：某电厂300M隔／锅炉低温再热器首次发现斑点状坑腐蚀，腐蚀主要发生在 背风面，分布较有规律．电厂采集腐蚀坑中腐蚀产物经化学化验，主要成分为 FeS0．．本文从入炉煤质控制分析了发生此种腐蚀的机理，从运行、检修等方向查 找了腐蚀发生的原因，并提出了一些指导性建议． 关键词：低温再热器；腐蚀；硫 0概况 炉。该型锅炉为亚临界参数，一次中间再热，单汽包自然循环，固态排渣煤粉炉。配300MW 汽轮发电机组。设计燃用烟煤和贫煤的混煤。 因国内煤炭供应和运输能力的日益紧张，某电厂自2005年7月起开始掺烧四川、贵 州、湖南宁乡等地的高硫含量煤，这些煤种尽管有较高的热值，但同时具有对锅炉运行和 设备极其不利的高硫份(2。6％以上)和高灰份(35％以上)o从目前隋况看，由于该电厂 锅炉长期燃用这些煤种，锅炉的结焦问题El益突出。同时，由于燃用高硫煤，也极易发生 炉膛燃烧区域的高温腐蚀和锅炉尾部受热面的低温腐蚀。 2006年3月撑2停炉检查中发现，低再和省煤器管段发生了较大范围的腐蚀。 1 腐蚀现象 现场检查发现，#2锅炉第三、四级低温再热器以及省煤器(主要是背风面处)已经 出现了较大范围的腐蚀痕迹，腐蚀涉及的管子较多，多呈点状，据测量，腐蚀造成的部分 管壁凹坑已达0．2—0．5mm。见图1。 现场采集了部分腐蚀产物交电厂化学进行化验，主要产物是Fez(SO，)，。据了解，在#2 炉燃用这些高硫煤前，这些受热管从未发现类似腐蚀现象。因此，根据腐蚀产物的化验结 果以及历史比较，可以认定目前发生的这种腐蚀现象，与入炉煤中含硫量高有直接关系。 当前的腐蚀为硫腐蚀。 图1 某电厂低再受热面管腐蚀情况 2 硫腐蚀机理Ⅲ 一般而言，由于燃煤中含硫高产生的腐蚀分为高温腐蚀和低温腐蚀。烟气侧高温腐蚀 主要发生在燃烧区域的水冷壁管和高过、高再受热面管。低温腐蚀则主要发生在省煤器、 空预器以及后面的尾部烟道。 高温腐蚀还可进一步分为纯气体腐蚀和熔融盐腐蚀两类。 低温腐蚀是由于燃料燃烧产生的SO：和SO，，在低温部位和水蒸气结合生成硫酸，当 烟气或者管壁温度低于硫酸露点时，硫酸蒸汽在管壁表面凝结发生酸腐蚀。 当前电厂发生的腐蚀部位与低温腐蚀易发区域基本吻合，但考虑到发生腐蚀的管段 (第三、四级低温再热器以及省煤器)在机组正常运行中烟气温度至少高达400％以上， 远未达到硫酸和亚硫酸的露点，因此当前发生的不应为低温腐蚀。 根据腐蚀产物的化学分析结果可以知道，当前的硫腐蚀主要是SO：和SO，引起的。SO： 和S03气体时： Fe2鸥+3SO,=Fe2(s0咖 Fe203+3S03=Fe2(S04)3 金属表面的氧化物保护膜被腐蚀后，金属会在高温下与烟气中剩余的氧气发生反应继 续被氧化为氧化铁。反应得以继续下去。 碱性氧化物Fe：O，发生反应： 51 Fe203+3H2503=Fe2(S03)3+3H20 Fe203+3H2S04=Fee(S04)3+3HzO 3腐蚀原因分析 根据腐蚀区域、腐蚀部位、腐蚀坑特点并充分考虑到燃用当前高硫煤前该管段从未发 生类似腐蚀，腐蚀原因分析如下： 1)煤质： 燃用高硫煤是发生硫酸、亚硫酸腐蚀的根本原因。 硫氧化物以及硫酸、亚硫酸对管子的腐蚀包括两个过程，第一步是对金属管外层保护 性氧化膜的腐蚀，第二步是受热面管子氧化膜被腐蚀后金属的再氧化。 按照化学理论，化学反应的速度与反应物的浓度成指数关系，当燃煤中硫含量急剧增 加时，燃烧后产生的烟气中SO：和S0，的生成量必将大幅增多，一旦发生腐蚀，其腐蚀速 度将呈指数倍增加。 2)受热面积灰： 由于当前燃用煤含灰量较大，烟气中飞灰含量是相当多的，这就导致了烟道中的积灰 较为严重。现场检查发现，在低再和省煤器管的迎风面均有大量积灰。 烟气中SO：和SO，穿过较厚积灰，与氧化铁反应并进一步腐蚀金