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水冷壁高温腐蚀浅析
	发起人：dajiangjunwang　　回复数：0　　浏览数：3488　　最后更新：2011/5/23 12:17:06 by dajiangjunwang

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dajiangjunwang

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水冷壁高温腐蚀浅析

摘要：根据山西某电厂６＃炉水冷壁发生高温腐蚀的情况，分析了硫化物型高温腐蚀的机理、原因，并提出了预防措施。
关键词：水冷壁；高温腐蚀；缺氧燃烧
中图分类号：TK229 文献标识码：Ａ
在锅炉运行过程中，由于燃煤中硫及其他有害杂质的存在，在高温下对水冷壁构成腐蚀。这种现象在各个燃煤锅炉中普遍存在，在各火电厂的锅炉定期检验中经常遇到，只是程度不同而已。山西某电厂６＃炉于２００５年３月１４日水冷壁爆管停用后，于１６日检查发现南墙（１＃角与４＃角之间）标高２０ｍ～２７ｍ处的水冷壁发生大面积的高温腐蚀，东墙北侧也有轻微的腐蚀，南墙腐蚀区域高５ｍ～７ｍ，宽１０ｍ左右，水冷壁壁厚最薄处仅１ｍｍ。现对６＃炉水冷壁高温腐蚀进行分析，以供同行借鉴。
１水冷壁烟气侧高温腐蚀机理
由水冷壁沾污和结渣引起的高温腐蚀主要有硫酸盐型和硫化物型两种，此外，炉内ＳＯ２，Ｈ２Ｓ和ＨＣl气体也会对水冷壁产生高温腐蚀。水冷壁高温腐蚀是多种化学物在各种温度下共同对管壁进行动态腐蚀作用的结果。其中，硫化物是锅炉高温腐蚀的主要因素。从６＃炉水冷壁腐蚀情况看，也主要是硫化物型高温腐蚀。本文仅对硫化物型高温腐蚀进行分析。
硫化物型高温腐蚀主要发生在管壁附近呈还原性气氛和有Ｈ２Ｓ存在的条件下，当煤中含有黄铁矿ＦｅＳ２时，黄铁矿随高温烟气冲刷到水冷壁管壁上，在还原性气氛下受热分解出硫化亚铁ＦｅＳ和自由原子硫［Ｓ］，即
ＦｅＳ２→ＦｅＳ＋［Ｓ］
当管壁附近有一定浓度的Ｈ２Ｓ和ＳＯ２气体时，也会反应生成自由原子硫［Ｓ］，即Ｈ２Ｓ＋ＳＯ２→Ｈ２Ｏ＋２［Ｓ］
在还原性气氛下，自由原子硫可单独存在。当管壁温度达到３５０ ℃以上时，自由原子硫与铁反应生成硫化亚铁，管壁受到腐蚀，其反应式为：
Ｆｅ＋［Ｓ］→ＦｅＳ
当炉内燃烧不良，造成局部供氧不足时将产生较多的Ｈ２Ｓ气体。Ｈ２Ｓ气体会加快硫化物型高温腐蚀，与磁性氧化铁中复合的氧化亚铁反应生成硫化亚铁，直接腐蚀金属管壁，其反应式为：
ＦｅＯ＋Ｈ２Ｓ→ＦｅＳ＋Ｈ２Ｏ３ＦｅＳ＋５Ｏ２→Ｆｅ３Ｏ４＋ＳＯ２
２６＃炉水冷壁高温腐蚀原因分析
引起水冷壁硫化物型高温腐蚀的原因比较多，但最终可以归结为３点：火焰中心偏斜、局部缺氧燃烧以及水冷壁管附近产生还原性气氛。６＃炉水冷壁高温腐蚀原因分析如下：
２．１火焰中心偏移造成气流对水冷壁的冲刷
从炉内燃烧器区域水冷壁情况看，上组喷燃器处的火焰中心向南墙偏斜，火焰冲刷水冷壁时，燃料中的ＦｅＳ２随灰粒或煤粉粘到水冷壁上，受高温分解成ＦｅＳ及Ｓ，而Ｓ又与管壁金属发生化学反应，生成Ｆｅ３Ｏ４，使管壁受到腐蚀。从现场检查喷燃器情况看，部分喷燃器的一、二次风喷口不同步，同角的一、二次风喷口角度混乱，使得火焰中心偏斜。一、三次风喷口的位置从摆角处可观察，但二次风喷口的位置无法观察（只有机组停运，在检修平台方能检查）。
２．２水冷壁贴壁烟气缺氧并含有还原气体
若喷燃器喷出煤粉后，未能在燃烧初期得到充足的氧气，加上火焰中心偏斜，将使贴壁烟气缺氧并含有还原气体，Ｓ处于游离状态，与管壁金属发生化学反应。机组运行期间，由于再热气温偏低，喷燃器的角度大多数为向上１５°～２０°。从炉内检查发现，Ｄ４一次风及４＃角ＣＤ２二次风的喷口与上组喷燃器摆角偏差较大，Ｄ１一次风及上、下二次风喷口与上组喷燃器摆角偏差较大，这样容易出现煤粉在燃烧初期不能及时得到氧气，产生ＣＯ及Ｈ２Ｓ还原性气体，在一定条件下，与管壁金属发生化学反应。
２．３煤质的不稳定性
该锅炉设计及校核煤种的含硫为１．２％～１．５％之间，但是，有的燃用煤的含硫量达到２．５％～３．０％，掺烧矸石的含硫量达到５％～７％，这样在炉内易产生高温缺氧的还原性气体区域，使高温硫腐蚀有条件发生。
２．４四角风门执行机构工作状态不佳
由于四角二次风挡板处漏风较大，部分气动执行机构的弹簧无保护罩，在机构动作过程中，实际位置不能按线性动作，各层风门开度不一致，造成炉内一次风、二次风切圆偏离设计工况，煤粉气流直接冲刷水冷壁。
２．５锅炉有时出现低氧运行
机组投产５年来，逐渐出现引风出力降低，省煤器放灰系统不能正常投入，空气器积灰严重，烟风道阻力增大，都会减少炉内空气量。另外，制粉系统热风取自二次风，采用储仓式制粉系统，在运行中，投入四套制粉系统直接会减小燃烧中心所需的空气量，每增加一台制粉系统，三次风量增加近２５万ｍ３/ｈ～３０万ｍ３/ｈ。
３６＃炉水冷壁高温腐蚀的预防措施
３．１保持火焰中心位置正确
（１）将喷燃器的摆角与喷口实际位置保持一致，对不同步的应立即予以处理。
（２）定期对喷燃器进行检查。
（３）Ｂ和Ｃ层给粉机应全部运行，低负荷时，上层给粉机应尽量对角运行。
（４）严格执行定期校对二次风挡板制度。由于二次风挡板所处环境太差，周围灰尘多，漏风点多，二次风挡板动作时，线性不同，使挡板开度不一，易造成火焰中心偏斜。发现同层二次风挡板开度偏差大时，及时联系热工人员处理。
（５）保证各层一次风管的动压及浓度在正常范围内。一次风管动压应在３０ｍ/ｓ～４０ｍ/ｓ，浓度在０．４５ｋｇ/ｋｇ～０．７ｋｇ/ｋｇ之间，若一次风管动压及浓度相差过大，也会造成对水冷壁冲刷。
３．２保持最佳过量空气系统
（１）开大一、三次风的周界风挡板，这样可冷却喷口，改善局部水冷壁墙面的缺氧，消除高温区域缺氧现象。
（２）低负荷时（主汽流量在５７０ｔ/ｈ），应保证各层二次风挡板开度在１５％以上，同时维持二次风差压在１．２ｋＰａ以上。这样一次风着火初期能得到充足的氧气，将减少还原气体的产生。高负荷时尽量提高二次风压，可增加火焰刚性，防止火焰贴墙。
（３）当４套制粉系统运行时，应使制粉系统均在经济负荷下运行，严禁低负荷运行，粉位较高时应及时停止一套制粉系统，以保证煤粉在燃烧区域能得到充足的氧气。这是由于中间储仓式制粉系统运行时，在烟气中有三次风的比例，若增加制粉系统的数量，而维持氧量基本不变，必将减少下层燃烧器的风量。
（４）应维持氧量在４．０％～４．５％之间，防止水冷壁贴墙烟气缺氧。任何情况下均不得降低氧量（小于４．０％）运行。若无法满足负荷的需要，则汇报给值班长不能加负荷，严禁缺氧运行。６＃炉南侧氧量测点品质较差，所以值班员在监视调整时，以北侧氧量指示为准。
３．３保证适当的煤粉细度
保证煤粉细度在１２％左右，若煤粉太粗，易从气流中分离出来，贴在水冷壁墙上，发生结焦现象。
４结语
水冷壁硫化物型高温腐蚀需要一定的条件，即燃料中的黄铁矿在一定的还原性气氛下生成硫原子，在适合的条件下与管壁金属发生化学反应从而造成管壁腐蚀。造成高温腐蚀的原因比较多，有设计方面的原因，也有运行方面的原因，这就要求无论在设计技术方面还是在运行技术方面都需要进一步提高。当然，对水冷壁受腐蚀部位表面覆盖耐腐蚀的隔离层是最直接有效的防腐措施。对于运行人员来讲，只要认真调整燃烧，保持火焰中心在正确位置，保持最佳过量空气系统，防止水冷壁附近局部形成还原性气氛，水冷壁硫化物型高温腐蚀是可以最大限度减轻的。
参考文献
［１］容峦恩，袁振福，刘志敏，等．电站锅炉原理［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００２：１７１－１７５．
［２］周菊花，操高成，郝杰．电厂锅炉［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００５：２４０－２４４．
（责任编辑：薛培荣）
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第一作者简介：王慧丽，女，１９７３年９月生，现为太原理工大学动力工程专业２００５级硕士研究生，讲师，山西电力职业技术学院动力系，山西省太原市晋祠路三段１６０号，０３００２１．
ＡｎａｌｙｚｅｓｏｎｔｈｅＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＷａｔｅｒＷａｌｌ
ＷＡＮＧＨｕｉｌｉ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｎｔｈｅｗａｔｅｒｗａｌｌｏｆ６＃ｂｏｉｌｅｒｉｎａｃｅｒｔａｉｎｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｏｆＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｓｕｌｆｉｄｅ－ｔｙｐｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ａｎｄａｄｖａｎｃｅｓｓｏｍｅｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓ．
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