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锅炉水冷壁腐蚀的危害、原因及防止方法
发布时间:2011/5/23  阅读次数:2785  字体大小: 【】 【】【
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布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面,称为水冷壁。它是电站锅炉的主要蒸发受热面。水冷壁管的可靠性,直接关系到锅炉是否能安全可靠运行,但锅炉运行中不可避免地对水冷壁管造成腐蚀,使其有效承载能力下降、安全性降低。


一、锅炉水冷壁的作用:


1、吸收炉内辐射热,将水加热成饱和蒸汽;

2、保护炉墙,简化炉墙结构,减轻炉墙重量,这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热,使炉墙温度降低的缘故;

3、吸收炉内热量,把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度,这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的;

4、水冷壁在炉内高温下吸收辐射热,传热效果好,故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。


二、锅炉水冷壁的分类


水冷壁按其结构型式有如下几种:

1、光管水冷壁由无缝碳钢管组成,管间保持一定距离,紧贴炉墙布置。

2、膜式不冷壁由鳍片管拼焊成气密管屏所组成的水冷壁。

3、双面曝光水冷壁指沿炉高布置在炉膛空间能双面吸收辐射热的水冷壁。多用在大容量锅炉上。

4、销钉式不冷壁又称刺管式水冷壁。它是按照要求在光管表面焊上一定长度的圆钢,利用销钉可以牢固地在水冷壁上敷设耐火涂料,用以构成卫燃带、液态排渣炉渣池及熔渣段,以及旋风炉的旋风筒。

5、内螺纹管水冷嘲热讽壁是在管子内壁开出单头或多头螺旋形槽道的管子。内螺纹管用于直流锅炉、亚临界参数强制循环锅炉用自然循环锅炉炉膛的高热负荷区或汽化率高的水冷壁管段。工质在内螺纹管内流动时,发生强烈扰动,使汽水混合物中的水压向管壁,并迫使汽泡脱离壁面被水带走,从而破坏汽膜的形成,防止出现沸腾换热恶化,使水冷壁管壁温度下降。


三、锅炉水冷壁腐蚀的危害


         锅炉水冷壁管高温腐蚀一直是锅炉运行中存在的严重问题,它的直接危害表现在以下两个方面:

1.使管壁变薄,据统计一般每年减薄约为1毫米左右,形成安全运行的严重隐患。增加了锅炉的临时性检修和大修的工作量,给我厂造成很大的经济浪费。

2.发生水冷壁管突发性爆炸事故,造成紧急停炉检修,不仅打乱了正常的供暖秩序,影响了正常供暖,而且增加了工人的劳动强度和额外的检修费用,直接影响了职工生活和电厂的效益。


四、水冷壁管高温腐蚀和磨损的原因


           水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理是很复杂的,简言之,与下列因素有关:

1.炉膛内火焰温度;

2.燃煤含硫量;

3.水质。

           锅炉运行过程中,炉温可高达1600℃以上,由于燃烧煤中硫及其他有害杂质的存在,水冷壁普遍遭受高温腐蚀。参与高温腐蚀的危害物有燃烧过程中产生的SO2、SO3、H2S、碱金属盐及矾盐类,是多种化学物在各种温度下共同对管壁进行的复杂的腐蚀过程。其中,硫化物是锅炉高温腐蚀的主要因素,一是烟气中的硫化氢与管壁金属作用产生的腐蚀,含硫物在金属高温下产生单原子硫,硫与管路中的铁反应生成硫化铁(Fe+S=FeS);二是由不可燃硫在高温作用下生成硫酸盐混入灰粉熔敷于管壁表面,但不再具有水冷壁管所要求的良好的高温机械性能,实际上导致水冷壁管有用壁厚的减小,从而使有效承载能力不断下降,由此形成腐蚀。另外,由于水未经处理直接使用,致使锅炉结垢严重,直至堵死水冷壁管,堵死的水冷壁管在高温作用下,导致水冷壁管锈蚀,造成壁厚的减小。


五、防止水冷壁管高温腐蚀和锈蚀的方法


           意外的爆管使电厂投入了大量的人力、物力和维修费用,防患于未然才是最好的办法。清楚了水冷壁管高温腐蚀产生的原因,就可以采用有效的方法来防范,常用的方法有两种,即非表面防护方法和表面防护方法。

A、非表面防护法有:

           1.采用低氧燃烧技术;

           2.确保水质;

           3.合理配风;

           4.避免出现受热面壁温局部过热;

           5.加添加剂;

           6.控制合理的炉膛出口烟温;

           7.对受热面的设计布置合理,以避开高烟温区和高壁温区的出现;

           8.对已腐蚀区加炉衬防护。

           非表面防护法中保证水质是目前较为常用的方法,也就是在锅炉供水回路加装软化水处理设备,确保水质达标,减少水冷壁管内结垢,保证水冷壁管内水流畅通,不致造成水冷壁锈蚀和减少锈蚀程度,从而增加其使用寿命,本办法简单实用,只需在供水系统加装软化水处理设备即可实现,在此就不详加阐述。

           非表面防护法的其它方法共同之处在于,一定程度上可以减轻水冷壁的腐蚀,但并不能做到真正的防腐蚀,而且有些方法在实际运行中会因为各种原因而不能有效地实施,甚至个别方法还存在争议,如炉衬防护法,不但影响燃烧室吸热能力,还会使腐蚀复杂化。故有必要寻求其他效果更好的表面防护法。

B、对受腐蚀的构件表面覆盖耐腐蚀的隔离层,是最直接有效的防腐措施,属于高温腐蚀的表面防护方法,主要有:

           1.涂刷法:涂刷的涂层塑性、热膨胀性等不能适应锅炉内环境及脱硫装置,使用中易产生脱层,不利于实际应用。

           2.电镀、热渗镀;镀层的覆盖性、结合度较好,但受工件尺寸限制,镀件在现场拼焊中,镀层也会出现薄弱环节,降低使用性能。

            3.热喷涂:适合现场操作,涂层材料选择范围宽,组合方式多,能提供多种性能涂层,对已有设备的未防护部分进行追加防护,对防护部分进行再次防护。
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