亚临界锅炉水冷壁腐蚀泄漏原因分析及处理

亚临界锅炉水冷壁腐蚀泄漏原因分析及处理

王睿奇

河北大唐国际王滩发电有限责任公司 河北唐山 063100

摘要：随着锅炉向大容量高参数发展，锅炉水冷壁温度相应提高。因此，锅炉水冷壁高温腐蚀现象出现越来越多，从而引起的水冷壁管泄漏也更加频繁。本文所述锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造HG-2030/17.5-YM型锅炉。为亚临界、一次中间再热、固态排渣、单炉膛、Ⅱ型半露天布置、全钢构架、悬吊结构、控制循环汽包锅炉。采用三分仓回转式空气预热器，平衡通风，摆动式四角切圆燃烧器。省煤器为单级非沸腾式，位于尾部竖井前后烟道下部低烟温区，前后烟道各有2组与烟气成逆流顺列布置，炉膛水冷壁采用扁钢焊接膜式壁，水冷壁管子间的空隙由扁钢焊接，从而达到对烟气的密封，水冷壁由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁2种不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转换连接。因此，在水冷壁附近区域形成了还原性气氛，直接造成了锅炉水冷壁的高温腐蚀。水冷壁高温腐蚀对锅炉机组的安全经济运行造成了严重的危害。

关键词：锅炉水冷壁；泄漏；原因；防治措施

1、水冷壁泄漏原因

1.1、水冷壁内壁均匀氧腐蚀的原因分析

从水冷壁的工作过程可知，水冷壁的循环水随着吸热的不断增加而不断被蒸发，残留在锅水中的氧气也随之逸出，吸热愈多，水冷壁管中产生的蒸汽就愈多，汽水流速就愈快，逸出的氧气就越容易被带出，水冷壁管中就不会形成氧腐蚀。但以下两个原因会导致汽水流速过慢而产生氧腐蚀，一是锅炉在低负荷下运行，锅炉蒸发量小，说明锅炉辐射对流受热面吸收的热量就少，导致汽水流速就慢;二是锅炉水冷壁管管径偏大，管径愈大，循环水的单位受热面愈小，吸热量就愈少，汽水流速就越慢。汽水流速小，不足以将逸出的氧带走，就会对管壁产生氧腐蚀，在水冷壁管中存在的时间越长，氧腐蚀越严重，这就是水冷壁内壁存在均匀氧腐蚀的原因。

1.2、水冷壁管倾斜段腐蚀泄漏原因分析

上面已分析由于锅炉在低负荷下运行和水冷壁管管径偏大直接导致汽水流速慢，汽水流速慢除了造成逸出的氧来不及被带走而腐蚀管壁之外，还会为水冷壁管倾斜段汽水分层提供条件，由于重力作用，在倾斜段水往下部走，而汽往上部走，当汽水流速快时，汽水还没有完全分层就已经流出了水冷壁管，而当汽水流速慢到一定程度，汽水在水冷壁管中形成分层，或者还没有完全分层，但汽水流动的惯性不足以把水冷壁管上部产生的小汽泡带走，汽泡不断汇集，形成一个大的相对固定的“汽相空间”。另一方面，锅炉设计时，只考虑在额定负荷下的水冷壁管倾斜段的倾斜度，没有考虑到在实际运行工况下不产生汽水分层而需要的倾斜度，这直接导致在实际运行工况下水冷壁管倾斜段倾斜角度偏小而产生汽水分层或形成“汽相空间”。

1.3、超温引起的锅炉水冷壁泄漏

运行人员需注意汽温壁温控制：（1）机组运行中，尽可能通过燃烧调整，结合平稳使用减温水和吹灰，减少烟温、汽温两侧偏差和受热面壁温偏差，保证各段受热面吸热正常，防止超温和温度突变。（2）锅炉运行中严格控制减温水量，保持各级减温水合理开度，控制好减温器后汽温，防止汽温变化速率超出要求，防止局部受热面超温。减温水调门防止大幅波动，防止减温水量大起大落造成减温器管道疲劳损坏，水冷壁超温爆管。（3）锅炉水压试验、安全门整定时，要严格掌握升压、降压速度，防止升压速度过快或压力、汽温失控造成超压超温现象。（4）调节再热汽温的烟气调整挡板应定期检查，定期活动，防止积灰卡涩。（5）运行中对壁温故障点偏差大易超温点做好统计记录，停机后运行人员应提供管壁超温记录和异常部位，便于检修人员进行有针对性的检查。（6）加强对受热面管壁温度的监测，建立受热面管壁温度和蒸汽超温台帐，记录超温幅度、时间，并进行分析。

2、水冷壁泄漏的防治措施

2.1、锅炉设计制造方面

锅炉设计时，除了考虑锅炉额定负荷下水冷壁管倾角要求，还要考虑锅炉在实际运行负荷下，尽量不产生汽水分层所需要的水冷壁管倾角。使用单位也可要求设计单位根据自身使用情况单独设计适合自已使用的锅炉，从而避免高配低用的情况。同时，锅炉设计还要考虑水冷壁管管径大小，在满足各参数条件下尽量采用小管径水冷壁管。

2.2、锅炉水质方面

锅炉水中的含氧量是锅炉腐蚀的重要原因，应严格控制锅炉运行过程中锅水的含氧量，尤其是在锅炉低负荷运行、循环汽水流速偏小时，锅水中的氧气不仅对锅炉本体具有很强的腐蚀作用。同时，也容易聚集在水冷壁管汽水分层的“汽相空间”，直接对管壁形成氧腐蚀。实际上一方面可通过加装除氧器来降低锅炉给水中的含氧量，另一方面应加强水质化验与监控，使锅水中的含氧量处于低浓度状态。

其次由于水冷炉膛的设计热负荷通常很高，因此一定要注意避免水冷壁管子内部产生结垢和铜铁氧化物的沉积，水垢是附在管子内壁面上的绝热薄膜沉淀，可造成管子向火面金属壁温升高，使管子过热，因此水处理时要用不结垢成分代替水中结垢成分，锅炉投入运行前进行酸洗可将受热面内部清洗干净。

2.3、锅炉保养方面

加强停炉时的保养，不能让潮湿的空气进入锅炉，否则不仅会导致停炉腐蚀，而且在管壁形成疏松的腐蚀产物，使蒸汽流速减缓或滞留导致对管壁的蒸汽腐蚀。锅炉停炉期间一般采用充氮法、保护蒸汽压力法等阻止空气进入锅炉水汽系统内部，或采用烘干法、干燥剂法等降低水汽系统内部的湿度，或加缓蚀剂，使金属表面生成保护膜。

2.4、控制燃烧调整

（1）加强对燃煤的管理及燃烧调整工作，防止在锅炉启动、运行及调节负荷时燃烧工况的恶化、烟气偏斜、热负荷偏差和受热面管子超温。各层燃烧器配风调整要按燃烧调整试验结果进行规定并固化到逻辑中，严格按配风曲线调整，防止主燃烧器区大幅缺氧，炉内火焰偏斜火焰中心上移、炉内温度场不稳等情况影响汽温。负荷调整时严格执行氧量曲线，对氧量表应定期校验。（2）日常检修及运行中加强水冷壁管前期预控，特别是对水冷壁管减薄速率的预评估计算必须结合实际运行工况，确保数据可靠，根据判断结果合理划分锅炉运行状态，及时安全停炉检修。（3）充分利用每次机组停运机会，对水冷壁喷涂层进行全面检查，并合理安全检修工期，确保水冷壁易发生高温腐蚀区域全面喷涂，同时根据火焰中心上移情况，增加喷涂区域至燃尽风层以上合理范围，确保喷涂质量，扩大防护范围。（4）加强做好日常除焦、看火工作，根据锅炉结焦情况、掉焦频率及焦块大小，从煤质、燃烧调整入手进行改善，同时对水冷灰斗区域水冷壁管加装防砸伤护板，防止水冷壁管出现机械损坏。（5）结合锅炉燃烧、环保数据综合分析，煤种不稳定时要加强煤质分析，积极协调各部门，指定适合煤质管控参数，采样和分析分班次进行，保证燃煤挥发分、硫分及发热量等指标稳定。运行人员要掌握入炉煤煤质情况，煤种变化后要加强监视、巡检和调整。

结束语

总而言之，为保障锅炉的安全运行，在全面分析爆管原因后，根据其特点，提出如下几个建议：（1）由于锅炉系统设备复杂，应全面建立完善的人工和自动点检管理系统，实现量化的、责任到人的管理，利用锅炉停备检修由专人对炉膛四管进行检查；（2）在利用现有在线仪表的监视检查外，还要利用先进的离线设备（如红外设备等）进行监视检查；（3）利用先进的监视和诊断技术对主要部件、设备、受热面进行重点监视；（4）成立厂级维修决策机构，全面综合人工、离线、在线和诊断系统的信息，对设备的状况和维修提出决策性结论。

参考文献：

[1]李正富.亚临界参数锅炉腐蚀原因分析及预防[J].湖南电力,2001(06):44-46.

[2]董富,刘洪,李薇,马新家.燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀及防护[J].节能技术,1997(03):29-31.