锅炉水冷壁高温腐蚀研究现状

锅炉水冷壁高温腐蚀研究现状

1李佳  2李凯   3史高峰

国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心 河南省郑州市450001

3国家电投集团河南电力有限公司沁阳发电分公司 河南省沁阳市454000

摘要：电场运行过程中，针对锅炉进行低碳改造以后，大部分锅炉都出现了水冷壁高温腐蚀的问题，甚至由于高温腐蚀现象，还产生了水冷壁爆管的现象。根据工作人员的实践经验进行分析，本次文章中简单介绍了水冷壁高温腐蚀现象的机理，然后阐述了水冷壁高温腐蚀影响因素，最后提出了几点有效的解决对策，希望通过本文的研究能够进一步提升电厂锅炉运行效率。

关键词：锅炉；水冷壁；高温腐蚀

中图分类号：TM733   文献标识码：A

引言

锅炉运行过程中，如果遇到高温烟气聚集，机会中含有大量的腐蚀性成分，就会导致金属材料受到腐蚀，进而出现管壁损坏的现象，影响到锅炉系统的正常运行，电厂也会遭受巨大的经济损失，甚至还有可能会出现意外事故。也就是说，做好锅炉防腐工作，具有十分重要的现实意义。

1 水冷壁高温腐蚀机理

水冷壁是锅炉炉腔中最为关键的组成部分，其主要目的就是吸收炉内高温，同时也是锅炉内部进行热量转换的重要部件。为了能够进一步提升企业运行效率，一般来说，水冷壁管道都会采用低合金钢，也能够在一定程度上提升锅炉系统的使用寿命，但是随着锅炉运行时间的不断推移，水冷避免很有可能会出现污垢，致使大量的腐蚀性物质和气体聚集，进而产生非常严重的水冷壁腐蚀现象。此外，锅炉运行过程中使用的燃料中还包含部分硫化物质，空气传播过程中，会使一些煤粉进入到燃烧堂内，在水冷壁上进行燃烧实际操作过程中，其内部还可能会存在不同的流物质，而这些物质会通过分解氧化以后，在水冷壁壁面的位置氧气的浓度也会越来越低，进而出现了还原性气体。如果其内部包含的还原性气体越来越多，一氧化碳硫化氢的浓度也会逐步增加，在这样的情况下，铁物质和铝物质之间就会出现相互反应，进而形成硫化铁。在水冷壁的避免出现高温腐蚀现象，由于硫化铁的稳定性相对较差，在持续高温状态下很容易生成四氧化三铁，致使水冷壁表面的高温腐蚀现象越来越严峻。

2 锅炉水冷壁高温腐蚀影响因素

2.1 燃煤方面

过炉运行过程中，电厂选择的燃煤质量也会对腐蚀程度产生一定的影响，如果选择的煤种中包含的硫元素较多，很容易在燃烧过程中出现较多的硫化物，这也是产生水冷壁腐蚀现象的根源。也就是说，燃烧过程中产生的硫化物越多腐蚀性，介质的浓度也会越来越大，进而产生严重的腐蚀现象。所以，在使用防腐蚀技术时，需要尽量降低煤炭中包含的硫元素，从根本上提升燃煤的质量，尽量减少燃烧过程中产生的腐蚀介质。

2.2 运行因素

锅炉运行过程中，如果使用低氮燃烧的方式最为主要的就是降低燃烧区域范围内氧气的含量，进而减少氮氧化物的产生。然而，在实际运行过程中，水冷壁等位置氧气含量相对较低，基本上没有氧气，而一氧化碳的浓度则在10%以上，这就会导致燃烧区域附近形成或者加剧了还原性气氛，导致水冷壁的位置出现高温腐蚀的现象。锅炉运行的实际状况，还与风量的分布和配比有着直接影响，这也会导致炉膛出口的位置和水冷壁管出现结焦的现象，导致高温腐蚀现象的产生。一般来说，大型电厂锅炉内部都会设置三层以上的燃烧器，在一次风、二次风、燃尽风以及下旋上升气流的综合作用下，会导致炉内的流畅非常的混乱，也会影响燃烧效率。

3 锅炉水冷壁高温腐蚀措施

3.1 加强燃煤管理的力度

为了能够从根本上解决锅炉水冷壁高温腐蚀的现象，检查运行过程中，工作人员需要进一步加强对燃煤的管控力度。在条件允许的情况下，选择煤炭资源时，应尽量选择含流量较低的煤炭，有效减少水冷壁出现腐蚀的现象，尽量将煤炭中的硫含量降低这1%。此外，还需要对锅炉系统和相关设备进行有效的检修，及时更换已经破损的零部件，以保证锅炉系统各个设备的正常运行，避免设备故障引起腐蚀现象，进一步加剧威胁到电厂的正常运行。

3.2 科学组织燃烧

所谓的科学组织燃烧就是对锅炉运行过程中的风量和风速进行科学的调整，在整个过程中一定要严格控制好锅炉内部燃烧的速度以及锅炉的风力分配。锅炉运行中，将煤粉和风进行分离，还会出现还原性气体浓度较高的现象，所以在燃烧过程中，可以通过降低风速的方式保证锅炉内部煤粉的稳定燃烧。此外，还可以通过缓解煤粉气流对水冷壁产生的冲刷现象，减少腐蚀现象的产生，但是使用这样的方式并不能够从根本上解决水冷壁高温腐蚀的问题。对于燃烧器来说，通过加强二次风量，也能够进一步提升煤粉气流的力度，确保锅炉内部燃烧效率以及燃料的燃火点，然而在整个过程中，需要重点关注提升二次风量的力度，也有可能会降低煤粉的燃气效率。

3.3 改造锅炉系统和设备

锅炉运行过程中，对于内部的高温区域来说，水冷壁附近位置的氧气浓度相对较低，在一氧化碳和硫化氢浓度相对较高时，就很容易出现锅炉腐蚀的现象。所以，工作人员一定要严格按照锅炉系统运行的实际状况，对相关设备进行有效的改进，积极引进先进的锅炉系统，有效提升锅炉内部氧气的含量，从而减少硫化氢和一氧化碳的产生，有效减缓水冷壁高温腐蚀现象。结合以上分析可以发现针对锅炉设备进行改造时，可以从以下几个方面入手：第一，工作人员可以对锅炉顶层燃尽喷口进行改造，将最初的4个顶层燃尽喷口增加到5个，这样就能够进一步提升煤粉的覆盖能力和穿透力。其次，还可以在燃烧器的两侧，特别是距离水冷比较近的区域，更应该设置标高，以此来提升内部空气的补充度。可以通过积极引进新鲜空气的方式，利用各种有效的途径来加强锅炉内部新鲜空气的流动速度，保证内部的煤粉能够得到充分的燃烧使用这样的方式，也能够在一定程度上提升水冷壁附近位置氧气的浓度，进而有效减缓水冷壁高温腐蚀现象的产生。此外，还可以结合锅炉运行的具体状况，选择合适的喷口进一步增加风幕的面积，利用风幕对水冷壁的壁面进行有效的保护，从而减少水冷壁位置还原性气体的浓度，减少高温腐蚀现象的产生。

3.4 改善还原性气氛

为了能够有效减少水冷壁高温腐蚀现象的产生，还可以通过改善还原性气氛的方式进行控制，具体可以从以下几个方面进行：第一，在锅炉内部四周水冷壁上设置监测点，实时获取烟气的实际状况，通过增加具备调控功能的两极贴避风，保证锅炉内部配风状态能够符合燃烧需求。第二，结合锅炉内部负荷变化状况，对腰部风进行相应的调整，例如在运行负荷较大时可以适当调大腰部风。第三，改进双通道燃烧器，可以通过增加燃烧器背部腰侧风宽度，的方式来改善还原性气氛。

4 结束语

锅炉运行过程中，使用低氮燃烧的方式也并不代表一定会出现水冷壁高温腐蚀现象。所以，在实际运行过程中，还需要从煤炭的选取煤炭掺配、选用耐腐蚀的管道材料、优化锅炉系统的运行条件等多种方式有效减少高温腐蚀现象，导致的水冷壁管变薄，确保锅炉烟气能够达到国家标准的排放要求，从而有效提升电厂运行的安全性和稳定性。

参考文献：

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