锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理浅谈.pdf

全国火电300MWe级机组能效对标及竞赛第三}’九届年会论艾集 锅炉 锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理浅谈 裴玉东 (大唐能源化工有限责任公司010300) 【摘 要】燃煤锅炉受热面的结渣和高温腐蚀问题一直凼扰我国电站锅炉的安全性，对电站的经济性也带来 很大影响。我国电站锅炉燃煤品质较差月．煤质多变，很容易引起受热面的结渣，由于结渣造成的出力和热效率降低 分别达到20％和2．5％。在我国80％以上电站锅炉存在不同程度的水冷壁高温腐蚀。对锅炉受热面的结渣和高温腐蚀问 题进行研究具有重要现实意义。 【关键词】锅炉受热面高温腐蚀结渣 1 研究背景 根据我国的能源政策，我国的动力用煤尽量燃用低品位的劣质煤，因此燃煤质量偏差，含灰量 较高。当锅炉运行时，锅炉的各受热面都有不同程度的矿物质沉积现象，导致各受热面产生磨损、 腐蚀、积灰和结渣等一系列问题，使得锅炉受热面寿命降低、锅炉管子爆漏现象频繁发生。锅炉内 结渣、沾污、腐蚀所引起的主要问题有以下几个方面： 1)沾污、结渣会降低炉内受热面的传热能力。灰污在受热面沉积后，由于其导热系数很低，热 阻很大，一般沾污数小时后水冷壁的传热能力会降低30％-60％，使得炉内火焰中心后移，炉膛出 口烟温相应提高。 2)积灰会使省煤器和空气预热器堵塞、传热恶化，从而提高排烟温度，降低锅炉运行经济性。 3)由于总的传热阻力增大，会使锅炉可能无法维持在满负荷下运行只好增加投煤量，引起炉膛 出口烟温进一步提高，使灰渣更容易沾在受热面上，形成恶性循环，导致发生一系列锅炉恶性事故， 如过热器、省煤器管束堵灰、爆裂，空气预热器大量漏风，出渣系统堵死。烟温升高还会导致蒸汽 过热汽温偏高，使金属管子处超温运行状态。 4)在高温烟气作用下，粘结在水冷壁或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形 成高温腐蚀。发生高温腐蚀时的平均水冷壁管腐蚀量可达1．8—2．6mm／a。如燃用高硫煤时，腐蚀 区受火焰的直接冲刷，其腐蚀速度可达5mm／a以上，运行不当时经常发生爆管停炉。因此，沾污、 结渣可看作高温腐蚀的前兆。 我国电站锅炉受热面“四管”因积灰、腐蚀和磨损泄漏爆管而引起的事故f‘分惊人。据有关资 料统计，锅炉的‘阴管’爆漏导致的非计划停用时问占火电非计划停用时l’HJ的40％坛右，约占锅炉 停用次数的70％，损失电量占总损失电量的50％以上。“【『q管”的泄漏爆管事故成为影响锅炉安全 运行的生要原冈，对电网的稳定运行影响很大。特别足随人容最机组的增多，人型电站锅炉的爆旃I； 带来的损失也越来越大。由了二爆管事故的发生，检修时需要大量更换管了，其，世重影响锅炉机组的 安全稳定运行，使设备检修工作和检修费用大大增加，有时甚至造成设备的严重损坏和人员伤I’：。 299 全国火电300MWe级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 2高温腐蚀机理及防治 2．1 水冷壁高温腐蚀机理 根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物的成分差别，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般有以下几种形 式：硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及由还原性气体引起的高温腐蚀。 2．1．1硫酸盐型高温腐蚀 对发生水冷壁高温腐蚀的腐蚀产物进行分析。发现部分锅炉的高温腐蚀积灰中含有大量的硫与 碱金属元素，它们通常以硫酸盐、焦硫酸盐以及三硫酸铁钠等复合硫酸盐存在。这种腐蚀产物的成 分呈现规律性的变化，由表及里碱金属元素和硫元素的含量逐渐递增。对上述的规律性变化，国外 的许多学者都作了自己的解释：一种说法是，碱金属氧化物首先沉积在水冷壁管子的表面，然后与 燃烧产生的硫的氧化物发生反应，生成硫酸盐与焦硫酸盐，然后这种硫酸盐或焦硫酸盐与金属铁(铝) 或铁(铝)的氧化物发生反应生成三硫酸铁钠等复合硫酸盐。在液态条件下，这些反应大大加剧，从 而导致严重的高温腐蚀。另一种普遍为大家所接受的说法是，燃烧产生的碱金属氧化物与S03反应生 成气态的碱金属硫酸盐，在温度梯度作用下向较冷的管子表面扩散，沉积在水冷壁管子上，随着灰 层的增厚，灰层中的温度升高，其温度梯度也比较大，从而使碱金属元素在沉积物中沿