锅炉“高温腐蚀”的原理及案例.docx

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1、锅炉“高温腐蚀”的原理及案例目录刖S11 .高温腐蚀产生的一般机理12 .防止发生高温腐蚀的措施22.1. 防止高温腐蚀措施22.2. 防止水冷壁发生高温腐蚀措施22.3. 防止对流受热面发生高温腐蚀措施32.4. 防止水冷壁发生高温腐蚀措施425防止对流受热面发生高温腐蚀措施53 .防止发生高温腐蚀的实例53.1. 某厂一期、二期2X300MW锅炉工程设计53.2. 某厂一期、二期2*300MW“W”型火焰锅炉工程设计63.3. 某厂三期2X600MWW”型火焰锅炉三期工程的设计63.4. 某厂一期、二期2x300MW锅炉工程设计73.5. 某厂一期、二期2x300MW“W型火焰锅炉工程设计

2、73.6. 某厂三期2x600MWW”型火焰锅炉三期工程的设计84 .设计燃用高硫份煤质电厂锅炉的经验8刖百燃煤电站锅炉的水冷壁、过热器、再热器等高温受热面，常常因高温氧化、腐蚀而早期失效。随着大容量、高参数锅炉的应用，这种高温腐蚀现象更加明显,并且严重影响了电厂的安全运行，是造成机组非正常停机的一个重要因素。1 .高温腐蚀产生的一般机理水冷壁烟气侧高温腐蚀的过程比较复杂，目前一般认为高温腐蚀的发生与下列因素有关：燃煤含硫量高；含有可燃物的煤粉火焰直接冲刷壁面；水冷壁经常处于还原性气氛中等。煤的含硫量高时，水冷壁外部沉积物的化学构成易于促成高温腐蚀的发生。如果水冷壁管壁外部经常遭受含有大量未燃

3、尽煤粉火焰的冲刷，使硫化亚铁(Fes?)随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上，经炉内催化形成的原子S和SO?会使水冷壁产生高温腐蚀；在缺氧的情况下如果水冷壁面附近的还原性气体H2S和CO的含量较高时，也会使水冷壁产生高温腐蚀。据研究表明，在还原性气氛下，烟气中H2s的浓度大于0.01%时，会对钢材产生强烈的腐蚀作用，特别是在300500C范围内，其腐蚀性最强。2 .防止发生高温腐蚀的措施针对燃用煤质中含硫量较高的特点，采取了具有针对性的措施，以防止锅炉发生高温腐蚀、避免在炉膛高温区域出现火焰贴壁和还原性气氛：2.1. 防止高温腐蚀措施采用低氧燃烧技术；合理配风和强化炉内湍流混合；各燃烧器间煤粉浓度分布

4、要尽可能均匀；要控制煤粉适当的细度；避免出现受热面壁温局部过高；在壁面附近喷空气保护膜；加添加剂防止高温腐蚀；控制合理的炉膛出口烟温；烧易产生高温腐蚀的煤种的锅炉采用抗腐蚀高温合金做受热面；改进受热面布置的设计，使之合理，以避开高烟温区和高壁温区同时出现;(11)对已经腐蚀区加炉衬防护；易腐蚀区加金属防护套；在管壁实施喷涂防腐防磨；(采用渗铝管防腐蚀；加强检查，对可能出现爆管的管子及时更换。2.2. 防止水冷壁发生高温腐蚀措施a.合理选取热力参数和炉膛结构参数，炉膛出口温度适当。选取合理的边排燃烧器到侧水冷壁距离，下排燃烧器到冷灰斗拐点距离，可避免火焰直接冲刷水冷壁，防止炉膛水冷壁结渣和产生高

5、温腐蚀。选取合适的上排燃烧器至屏底距离，控制屏底烟温在较低水平，避免管屏高温腐蚀。b.合理选择优化内螺纹管的参数，能增强工质侧的传热，降低水冷壁管表面温度水平，防止高温腐蚀发生。c燃烬风采用优化的双气流结构和布:形式，燃烬风风口包含两股气流:央部位的气流是非旋转的气流，它直接穿透进入炉膛中心，补充燃烬所需空气；边部风口采用旋转气流，在水冷壁面形成氧化性气氛，有效防止煤粉粒子冲刷水冷壁。同时，燃烬风口的布置最优化的布置形式，使燃烬风沿炉宽方向覆盖了整个一次风，防止出现煤粉颗粒逃逸现象，可有效防止燃烧器区域靠近两侧墙处产生高温腐蚀。d.优化燃烧器扩展锥的角度，防止火焰的过早扩散对水冷壁的冲刷。巳合

6、理布置燃烧器，使燃烧器距离侧墙以及冷灰斗具有足够的距离，防止火焰冲刷水冷壁。优化燃尽风的布置，在布置主燃尽风的基础上，在靠近侧墙布置侧燃尽风,形成低温的风屏，保护火焰冲刷侧墙。g.上述措施对减轻水冷壁高温腐蚀有一定效果，但还不能根治。根据某电厂300MWW”炉和某电厂600MWW”炉燃烧高硫无烟煤的设计经验，推荐用户水冷壁和高温受热面的做抗腐蚀喷涂处理，尽管做喷涂处理的一次性投资高，但可避免因腐蚀减薄而频繁停炉换管，对长期运行来说还是合算的。2.3.防止对流受热面发生高温腐蚀措施a.合理布置受热面位置，使工质温度高的受热面处于烟温相对较低的区域。烟气从炉膛出口依次冲刷到屏式过热器、高温过热器、

7、高温再热器，这几级受热面中工质的温度是由低到高的；另外烟温较高区域的屏式过热器、高温过热器和高温再热器的受热面采用顺流布置，入口处的烟温较高。这样可以保证受热面管表面的温度处于较低的水平，较低的壁温能够有效的防止高温腐蚀。b.采用节流圈减少管间偏差，控制受热面壁温水平，使其低于高温腐蚀发生的温度，能够有效避免高温腐蚀。C受热面管选材中注意采用了抗腐蚀性能良好的钢材。屏式过热器、高温过热器和高温再热器管材都采用了大量的SA-213TP347H奥氏体不锈钢。3 .4.防止水冷壁发生高温腐蚀措施抵合理选取热力参数和炉膛结构参数，炉膛出口温度适当。选取合理的边排燃烧器到侧水冷壁距离，下排燃烧器到冷灰斗

8、拐点距离，可避免火焰直接冲刷水冷壁，防止炉膛水冷壁结渣和产牛高温腐蚀选取合适的上排燃烧器至屏底距离，控制屏底烟温在较低水平，避免管屏高温腐蚀。b.合理选择优化内螺纹管的参数，能增强工质侧的传热，降低水冷壁管表面温度水平，防止高温腐蚀发生。c燃烬风采用优化的双气流结构和布置形式，燃烬风风口包含两股气流：中央部位的气流是非旋转的气流，它直接穿透进入炉膛中心，补充燃烬所需空气；边部风口采用旋转气流，在水冷壁面形成氧化性气氛，有效防止煤粉粒子冲刷水冷壁。同时，燃烬风口的布置最优化的布置形式，使燃烬风沿炉宽方向覆盖了整个一次风，防止出现煤粉颗粒逃逸现象，可有效防止燃烧器区域靠近两侧墙处产生高温腐蚀。d.

9、优化燃烧器扩展锥的角度，防止火焰的过早扩散对水冷壁的冲刷。e.合理布置燃烧器，使燃烧器距离侧墙以及冷灰斗具有足够的距离，防止火焰冲刷水冷壁。优化燃尽风的布置，在布置主燃尽风的基础上，在靠近侧墙布置侧燃尽风,形成低温的风屏，保护火焰冲刷侧墙。g上述措施对减轻水冷壁高温腐蚀有一定效果，但还不能根治。根据某电厂300MW”W炉和某电厂600MW“W炉燃烧高硫无烟煤的设计经验，推荐用户水冷壁和高温受热面的做抗腐蚀喷涂处理（DINITROL防锈蜡性材料），尽管做喷涂处理的一次性投资高，但可避免因腐蚀减薄而频繁停炉换管，对长期运行来说还是合算的。25防止对流受热面发生高温腐蚀措施a,合理布置受热面位置，使

10、工质温度高的受热面处于烟温相对较低的区域。烟气从炉膛出口依次冲刷到屏式过热器、高温过热器、高温再热器，这几级受热面中工质的温度是由低到高的;另外烟温较高区域的屏式过热器、高温过热器和高温再热器的受热面采用顺流布置，入口处的烟温较高。这样可以保证受热面管表面的温度处于较低的水平，较低的壁温能够有效的防止高温腐蚀。b.采用节流圈减少管间偏差，控制受热面壁温水平，使其低于高温腐蚀发生的温度，能够有效避免高温腐蚀。c受热面管选材中注意采用了抗腐蚀性能良好的防腐材料DINITROLo屏式过热器、高温过热器和高温再热器都可以使用DINITROL防腐材料。3 .防止发生高温腐蚀的实例3.1. 某厂一期、二期

11、2x300MW锅炉工程设计某厂一期、二期2X300MW锅炉工程设计煤种的收到基含硫量为2.9%,校核煤1含硫量为4.5%,校核煤2含硫量为2.86%。为了防止水冷壁高温腐蚀，采用了如下一系列措施：(1)在水冷壁高温区域，向火面水冷壁采用DINITROL防腐材料达到防腐蚀目的。(2)采用水平浓淡燃烧器，向火面为浓粉一次风，背火面为淡煤粉一次风，使水冷壁附近保持氧化性气氛。(3)采用小切圆，每一角燃烧器分两组水平浓淡燃烧器，较高的一次风率、周界风率及一次风速和周界风速等，以防止火焰冲刷水冷壁。(4)大炉膛、燃烧器分两组等以降低炉膛壁面热负荷。(5)运行时注意均匀配风，防止火焰偏斜贴壁。一期两台炉分

12、别于1999年和2000年投产，二期两台炉于2004年投产，水冷壁运行情况良好。3.2. 某厂一期、二期2*300MW“W”型火焰锅炉工程设计某厂一期、二期2*300MW“W”型火焰锅炉工程设计煤种的收到基硫分为：2.29%,实际运行煤质有一定波动，一般在2.52.7%,有时可达到4%。四台炉投产时间为：1998年12月、1999年8月、2003年3月、2003年8月。最初投运时水冷壁没有进行喷涂，运行一段时间后在.上炉膛直管区普遍出现腐蚀减薄，主要在炉拱上方没有卫燃带覆盖的区域，侧墙更加严重，.腐蚀速度达到L5mm/年。后来电厂在水冷壁侧墙做了超音速喷涂，喷涂材料为DINITROL445的防

13、腐材料，运行情况良好。在分隔屏下部也出现过高温腐蚀，电厂于1999年对#2炉的分隔屏腐蚀区域做了一次喷涂，但该涂层只防腐不防磨，在运行一段时间后就被磨掉了，2004年电厂又找德国DINO做了喷涂，这次的喷涂材料不仅防腐，还耐磨，运行效果良好。3.3. 某厂三期2X600MWW”型火焰锅炉三期工程的设计某厂三期2X600MWW”型火焰锅炉三期工程的设计煤种含硫量为4.06%,校核煤种I含硫量为3.47%,校核煤种H含硫量为5.08%, 一期和二期的实际运行煤的含硫量也基本在这个范围内。一期的两台炉为法国Alstom设计制造的360MWW”火焰锅炉，分别于91年和92年投产，运行后不久燃烧器区域普

14、遍腐蚀减薄，出现了较频繁的爆管。电厂于97年请一家DINITROL做了喷涂，喷涂区域在炉拱以下，喷涂材料为铭银合金，效果非常好。二期的两台炉与一期炉型相同，于98年投产，也同样做了喷涂，运行至今未出现因腐蚀导致的爆管。高温受热面均采用悬挂屏型式，不在燃尽区布置受热面，也未做特殊防腐处理，运行后一直未发现有高温腐蚀现象。根据电厂一期、二期锅炉采用合金喷涂防止水冷壁高温腐蚀的成功经验，得到了用户的认可。综上所述，根据实际设计燃用高硫份煤质电厂锅炉的经验：1 .精心设计锅炉炉膛、燃烧设备，并精心组织燃烧，避免火焰刷墙、炉膛壁面出现还原性气氛，同时可适当采取有效的水冷壁喷涂措施，可有效降低水冷壁高温腐

15、蚀。2,避免在高烟温的燃尽区布置过热器受热面，高温段过热器、再热器采用抗腐蚀性能良好的材料，设计中尽量减少管间偏差、降低管壁温度，可有效降低对流受热面高温腐蚀。3并同时推荐用户采取有效的喷涂措施，可以更好的防止锅炉高温腐蚀。3.4. 某厂一期、二期2x300MW锅炉工程设计某厂一期、二期2x300MW锅炉工程设计煤种的收到基含硫量为2.9%,校核煤1含硫量为4.5%,校核煤2含硫量为2.86%。为了防止水冷壁高温腐蚀，采用了如下一系列措施：(1)在水冷壁高温区域，向火面水冷壁采用热喷涂铝技术，通过热喷涂铝的方法，在管壁表面形成一薄铝层，靠铝层表面形成的一层致密的AI2O3达到防腐蚀目的。(2)采用水平浓淡燃烧器，向火面为浓粉一次风，背火面为淡煤粉一次风，使水冷壁附近保持氧化性气氛。(3)采用小切圆，每一角燃烧器分两组水平浓淡燃烧器，较高的一次风率、周界风