大型锅炉高温腐蚀

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1、19石洞口电厂#1炉改造方案审查技术文件大型锅炉水冷壁高温腐蚀调研报告上海锅炉厂有限公司二○○二年三月十五日上海锅炉厂有限公司19石洞口电厂#1炉改造方案审查技术文件目录1．前言………………………………………………………………22．产生高温腐蚀的机理和条件……………………………………23．高温腐蚀发生在大型贫煤锅炉上的主要原因…………………34．大型锅炉水冷壁高温腐蚀的部位及预防措施…………………55．水平浓淡分离燃烧技术在防止高温腐蚀方面的应用…………76．石洞口电厂#3、#4炉改造情况……………

2、……………………117．大型锅炉炉内水冷壁发生高温腐蚀的判据……………………148．结论………………………………………………………………15上海锅炉厂有限公司19石洞口电厂#1炉改造方案审查技术文件1．前言我国许多地方的电厂，不少燃用无烟煤、贫煤、劣质烟煤的大型锅炉投运后，炉内水冷壁都不同程度的存在高温腐蚀。这种情况，无论是在我国上海、哈尔滨、东方三大锅炉厂自行设计制造的锅炉，还是在国外日本三菱、法国斯坦因、英国巴布科克、加拿大巴威等公司设计制造的锅炉，其燃烧器高温区域，水冷壁都有高温腐蚀现象发生，

3、而且遍及各种炉型。以水循环方式分，有自然循环、控制循环和直流锅炉；以燃烧方式分，有四角切圆、前后墙对冲和W型火焰燃烧器等许多典型设计。通过调研，我们发现水冷壁管壁腐蚀速度一般为0.8~1.5mm/104h，腐蚀后的管壁减薄形貌较多，一般是分层减薄，而管壁向火侧减薄较快。2．产生高温腐蚀的机理和条件在燃煤锅炉中，高温腐蚀分三种类型：硫酸盐型、氯化物型和硫化物型。硫酸盐型腐蚀主要发生高温受热面上；氯化物型腐蚀主要发生在大型锅炉燃烧器高温区域的水冷壁管上；硫化物型腐蚀主要发生在大型锅炉水冷壁管上。水冷壁的

4、高温腐蚀通常是由这三种类型腐蚀复合作用的结果。硫酸盐型高温腐蚀的形成：在炉内高温下，煤中的NaCl中的Na+易挥发，除一部分被熔融的硅酸盐捕捉外，有一部分与烟气中的SO3发生反应，形成Na2SO4；另一部分是易于挥发性的硅酸盐，与挥发出的钠发生置换反应，而释放出来的钾，与SO3化合，生成K2SO4。而碱金属硫酸盐（Na2SO4、K2SO4）有粘性，且露点低。当碱金属硫酸盐沉积到受热面的管壁后会再吸收SO3，并与Fe2O3、Al2O3作用生成焦硫酸盐（Na·K）2S2O7上海锅炉厂有限公司19石洞口电

5、厂#1炉改造方案审查技术文件。这样一来，受热面上熔融的硫酸盐（M2SO4）吸收SO3并在Fe2O3、Al2O3作用下，生成复合硫酸盐（Na·K）（Fe·Al）SO4，随着复合硫酸盐的沉积，其熔点降低，表面温升升高。当表面温升升高到熔点，管壁表面的Fe2O3氧化保护膜被复合硫酸盐破坏，使管壁继续腐蚀。另外，附着层中的焦硫酸盐（Na·K）2S2O7。由于熔点低，更容易与Fe2O3发生反应，生成（Na·K）3Fe（SO4）3，即形成反应速度更快的熔盐型腐蚀。氯化物型腐蚀的形成：在炉内高温下，原煤中的NaC

6、l中的易与H2O、SO2、SO3反应，生成硫酸盐（Na2SO4）和HCl气体。同时凝结在水冷壁上的NaCl也会和硫酸盐发生反应，生成HCl气体，因此，沉积层中的HCl浓度要比烟气中的大得多，致使受热面管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏。有研究表明，这种情况在CO和H2浓度超过一定范围的强还原性气氛中则更为强烈。综上所述，燃煤中的S、Cl、K、Na等物质的存在是发生高温腐蚀的内在根源。而燃用劣质煤所需要的气流扰动和较高的燃烧温度，使煤粉火焰容易刷墙以及水冷壁附近可能出现还原性气氛，为产生水冷壁高温腐蚀

7、提供了充分条件。许多研究工作，提出了产生高温腐蚀的条件，归纳如下：（1）燃煤中存在一定含量的S、Cl、K、Na等可产生高温腐蚀的物质；（2）水冷壁附近出现还原性气氛和腐蚀性气体；（3）水冷壁腐蚀区域的壁温在320℃以上；（4）腐蚀产物的剥落，使得腐蚀能不断地渗透内层。1．高温腐蚀主要发生在大型贫煤锅炉上的原因上海锅炉厂有限公司19石洞口电厂#1炉改造方案审查技术文件在调研中，我们发现山东省已投运的18台300MW机组中，燃用贫煤的10台锅炉，都出现了高温腐蚀，而燃用烟煤的锅炉则很少发现高温腐蚀。在湖

8、北省汉川电厂投运的4台贫煤锅炉上，也出现了不同程度的高温腐蚀，其中#1炉曾于2001年8月因高温腐蚀发生爆管，造成紧急事故停炉。在重庆珞璜、陕西渭河、河北西北坡等电厂均发生了类似问题。高温腐蚀发生在大型贫煤锅炉上的原因，是我们调研的主要任务。总的来说，有下列几点：（1）劣质煤着火困难，燃烧延迟，水冷壁附近未燃烬的煤粉颗粒增多，在一些区域造成缺氧，因而容易出现还原性气氛和腐蚀性气体，而使水冷壁腐蚀。在燃用高灰份劣质烟煤或贫煤时，由于制粉系统、磨煤机等限制，煤粉变粗，在切