魯杰

（巨化集團公司熱電有限公司，浙江 衢州 324004）

鍋爐高溫腐蝕的原因分析及對策

魯杰

（巨化集團公司熱電有限公司，浙江 衢州 324004）

針對熱電廠的2臺高溫高壓煤粉鍋爐水冷壁管受高溫腐蝕嚴重、影響設備壽命和安全運行的情況，，認為產生這一問題的主要原因是煤的硫含量偏高造成硫化物型的高溫腐蝕，且爐膛動力場分布不合理引起。通過采取嚴格控制用煤的硫含量、合理控制的煤粉細度、提高爐水品質，調整爐膛動力場、加裝一次風濃淡分離裝置，更換易腐蝕區(qū)域管為滲鋁材料管、涂刷耐高溫防腐涂料等措施，取得了較好的防腐效果，實際運行3 a檢測表明，水冷壁管減薄僅0.78 mm，遠低于之前的1 mm/a。

鍋爐；水冷壁管；高溫腐蝕；動力場

化工余熱鍋爐、熱電廠鍋爐的水冷壁管高溫腐蝕是一個嚴重影響其壽命和安全運行普遍問題。某化工企業(yè)自備熱電廠的2臺鍋爐（6#和7#）系高溫高壓煤粉爐（410 t/h），除向所在企業(yè)提供電力外，還提供中壓蒸汽。鍋爐燃燒器為直流式四角布置，假想切圓直徑1 000 mm，采用熱風送粉，并配用單元制中間儲倉式制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)乏氣作為三次風在燃燒器上部送入爐膛。

2臺鍋爐投運以來水冷壁均發(fā)生較嚴重的高溫腐蝕，腐蝕區(qū)域為噴燃器高度范圍向火側。6#爐投運5 a后第2次大修時發(fā)現(xiàn)水冷壁管壁減薄較多，壁厚從原始的5 mm減至最薄處只有1.2 mm；7#爐情況更為嚴重，投運半年后第1次大修即發(fā)現(xiàn)有高溫腐蝕現(xiàn)象，測算結果表明，水冷壁管腐蝕速度最高處約為1 mm/a。

1 腐蝕原因分析

水冷壁附近的煙氣成分和管壁溫度是水冷壁外部腐蝕的主要因素。燃燒器附近火焰溫度可達1 400～1 600℃，煤中的礦物成分揮發(fā)出來形成較多腐蝕氣體，同時水冷壁附近煙氣處于還原性氣氛，導致了灰熔點溫度下降和灰沉積過程加快，從而引起受熱面的腐蝕；另一方面，300～500℃時，管壁外表面溫度每升高50℃將使高溫腐蝕速度增加1倍，而通常水冷壁管壁溫度在350℃左右，腐蝕性較高[1-2]。

分析該廠高溫腐蝕的具體原因，主要有以下幾方面：

1)對水冷壁表面附著物取樣分析，結果為硫化亞鐵，因此可以認為是硫化物型的高溫腐蝕。該廠燃煤種類較多，雖然平均硫含量不高，但部分煤種硫的質量分數大于1%，個別甚至達1.5%左右。

2)爐膛內燃燒初期缺氧。特別是2套制粉系統(tǒng)運行時，二次風門開度很小，噴燃器高度區(qū)域風量明顯不足，使該區(qū)域嚴重缺氧，還原性氣氛濃厚。為提高制粉系統(tǒng)出力，降低制粉電耗，制粉系統(tǒng)通風量均調得較大，三次風速度往往大于設計值，三次風增大限制了助燃的二次風量，這就更加重了爐膛噴燃器高度區(qū)域的缺氧問題。

3)一、二次風氣流偏轉。矩形噴口水平方向剛性較差，容易向外偏轉，使含煤粉的氣流沖刷水冷壁面，造成貼壁燃燒，局部缺氧，形成還原性氣氛。

4)一次風由于管道彎頭作用而自然形成的二側風速偏差及煤粉的濃淡分離。濃相側在向火側有利于燃燒，濃相側偏向水冷壁側則容易造成高溫腐蝕。6#和7#爐的1#、2#角就是一次風濃相側沖墻，因而鍋爐的這二面墻就容易產生高溫腐蝕。

5)雖然大修冷態(tài)實驗時調整四角風速基本均勻，但一、二次風門特性較差，又缺乏可靠的監(jiān)視手段，運行調整過程中經常造成四角配風不勻，使火焰中心偏斜，同時造成局部空氣和煤粉混合含量不均勻。

2 對策及效果

1)控制好燃料質量（降低含硫量）。嚴格按6#和7#爐設計煤種要求購煤，嚴禁購進高硫分、高灰分的煤種，控制在煤中硫的質量分數＜0.6%；對含硫量高的燃煤，禁止直接入爐，要求摻燒以降低含硫量。

2)調整爐內空氣動力場，提高燃燒氧量，減少還原氣氛，防止火焰沖墻。調整制粉系統(tǒng)工況，將制粉系統(tǒng)再循環(huán)風門從原來的全關改為開50%，將三次風速限制在設計的54 m/s以下，以減少三次風量，提高二次風量；調高下部3層二次風速，使燃燒初期氧量充足，混合充分，減少了還原性氣氛的產生，使水冷壁附近氧含量提高；將四角風速調勻，使火焰中心居中，避免偏斜，使鍋爐運行時四角燃燒均勻，受熱均勻；冷態(tài)時對一、二、三次風測速裝置進行標定，熱態(tài)時根據動壓調整一、二、三次風量，以保持四角配風一致，鍋爐始終運行在調定的良好動力場狀態(tài)；通過大幅提高一次風速，使三次風率明顯下降，提高燃燒初期的氧量。對鍋爐的配風進行了多次比較實驗，選擇合理的配風方案見表1，獲得了預期效果。

表1 設計及調整前后的配風方案Tab1Theairdistributionschemebeforeandafterdesignandadjust

3)對鍋爐一次風噴口進行改造，加裝一次風濃淡分離裝置。該裝置對煤粉的分離效果比原來的節(jié)流裝置好，且可根據煤種等情況需要調節(jié)噴口兩側煤粉的濃淡比例，降低水冷壁管側煤粉含量，對燃燒調整及防止高溫腐蝕均有較好效果。

4)控制合理的煤粉細度，將煤粉細度R90控制在17%～19%，使煤粉著火相對容易，不易出現(xiàn)煤粉直接沖墻現(xiàn)象。

5)提高爐水品質，減少管內結垢，降低管壁溫度，減緩高溫腐蝕。爐水SiO2的質量濃度控制指標為2.5 mg/L，但化學專業(yè)按0.5 mg/L進行高標準控制，收到了明顯效果。

6)將易腐蝕區(qū)域的管子更換成滲鋁管，以提高管壁的防腐能力，延長使用壽命。

7)在易發(fā)生高溫腐蝕的區(qū)域涂上耐高溫防腐涂料，使管壁與灰渣隔離，以避免腐蝕。

3 結束語

采取上述措施后，經3 a的運行檢測表明，水冷壁管最薄處在4.22 m左右，腐蝕量明顯減??；燃燒區(qū)域的水冷壁管上基本不結渣和灰，無腐蝕層，高溫防腐涂料層完好，管壁未見減薄，有效地防止和減緩了水冷壁管的高溫腐蝕。

[1]趙玉蓮.大型鍋爐水冷壁的高溫腐蝕及防護措施[J].江西電力職業(yè)技術學院學報,2005.

[2]向上.川渝地區(qū)國產670 t/h鍋爐高溫腐蝕研究[D].保定:華北電力大學,2009.

TQ083

B

10.3969/j.issn.1006-6829.2015.01.015

2014-09-11；

2014-12-15