锅炉高温腐蚀的原因分析及对策

鲁杰

（巨化集团公司热电有限公司，浙江 衢州 324004）

锅炉高温腐蚀的原因分析及对策

鲁杰

（巨化集团公司热电有限公司，浙江 衢州 324004）

针对热电厂的2台高温高压煤粉锅炉水冷壁管受高温腐蚀严重、影响设备寿命和安全运行的情况，，认为产生这一问题的主要原因是煤的硫含量偏高造成硫化物型的高温腐蚀，且炉膛动力场分布不合理引起。通过采取严格控制用煤的硫含量、合理控制的煤粉细度、提高炉水品质，调整炉膛动力场、加装一次风浓淡分离装置，更换易腐蚀区域管为渗铝材料管、涂刷耐高温防腐涂料等措施，取得了较好的防腐效果，实际运行3 a检测表明，水冷壁管减薄仅0.78 mm，远低于之前的1 mm/a。

锅炉；水冷壁管；高温腐蚀；动力场

化工余热锅炉、热电厂锅炉的水冷壁管高温腐蚀是一个严重影响其寿命和安全运行普遍问题。某化工企业自备热电厂的2台锅炉（6#和7#）系高温高压煤粉炉（410 t/h），除向所在企业提供电力外，还提供中压蒸汽。锅炉燃烧器为直流式四角布置，假想切圆直径1 000 mm，采用热风送粉，并配用单元制中间储仓式制粉系统，制粉系统乏气作为三次风在燃烧器上部送入炉膛。

2台锅炉投运以来水冷壁均发生较严重的高温腐蚀，腐蚀区域为喷燃器高度范围向火侧。6#炉投运5 a后第2次大修时发现水冷壁管壁减薄较多，壁厚从原始的5 mm减至最薄处只有1.2 mm；7#炉情况更为严重，投运半年后第1次大修即发现有高温腐蚀现象，测算结果表明，水冷壁管腐蚀速度最高处约为1 mm/a。

1 腐蚀原因分析

水冷壁附近的烟气成分和管壁温度是水冷壁外部腐蚀的主要因素。燃烧器附近火焰温度可达1 400～1 600℃，煤中的矿物成分挥发出来形成较多腐蚀气体，同时水冷壁附近烟气处于还原性气氛，导致了灰熔点温度下降和灰沉积过程加快，从而引起受热面的腐蚀；另一方面，300～500℃时，管壁外表面温度每升高50℃将使高温腐蚀速度增加1倍，而通常水冷壁管壁温度在350℃左右，腐蚀性较高[1-2]。

分析该厂高温腐蚀的具体原因，主要有以下几方面：

1)对水冷壁表面附着物取样分析，结果为硫化亚铁，因此可以认为是硫化物型的高温腐蚀。该厂燃煤种类较多，虽然平均硫含量不高，但部分煤种硫的质量分数大于1%，个别甚至达1.5%左右。

2)炉膛内燃烧初期缺氧。特别是2套制粉系统运行时，二次风门开度很小，喷燃器高度区域风量明显不足，使该区域严重缺氧，还原性气氛浓厚。为提高制粉系统出力，降低制粉电耗，制粉系统通风量均调得较大，三次风速度往往大于设计值，三次风增大限制了助燃的二次风量，这就更加重了炉膛喷燃器高度区域的缺氧问题。

3)一、二次风气流偏转。矩形喷口水平方向刚性较差，容易向外偏转，使含煤粉的气流冲刷水冷壁面，造成贴壁燃烧，局部缺氧，形成还原性气氛。

4)一次风由于管道弯头作用而自然形成的二侧风速偏差及煤粉的浓淡分离。浓相侧在向火侧有利于燃烧，浓相侧偏向水冷壁侧则容易造成高温腐蚀。6#和7#炉的1#、2#角就是一次风浓相侧冲墙，因而锅炉的这二面墙就容易产生高温腐蚀。

5)虽然大修冷态实验时调整四角风速基本均匀，但一、二次风门特性较差，又缺乏可靠的监视手段，运行调整过程中经常造成四角配风不匀，使火焰中心偏斜，同时造成局部空气和煤粉混合含量不均匀。

2 对策及效果

1)控制好燃料质量（降低含硫量）。严格按6#和7#炉设计煤种要求购煤，严禁购进高硫分、高灰分的煤种，控制在煤中硫的质量分数＜0.6%；对含硫量高的燃煤，禁止直接入炉，要求掺烧以降低含硫量。

2)调整炉内空气动力场，提高燃烧氧量，减少还原气氛，防止火焰冲墙。调整制粉系统工况，将制粉系统再循环风门从原来的全关改为开50%，将三次风速限制在设计的54 m/s以下，以减少三次风量，提高二次风量；调高下部3层二次风速，使燃烧初期氧量充足，混合充分，减少了还原性气氛的产生，使水冷壁附近氧含量提高；将四角风速调匀，使火焰中心居中，避免偏斜，使锅炉运行时四角燃烧均匀，受热均匀；冷态时对一、二、三次风测速装置进行标定，热态时根据动压调整一、二、三次风量，以保持四角配风一致，锅炉始终运行在调定的良好动力场状态；通过大幅提高一次风速，使三次风率明显下降，提高燃烧初期的氧量。对锅炉的配风进行了多次比较实验，选择合理的配风方案见表1，获得了预期效果。

表1 设计及调整前后的配风方案Tab1Theairdistributionschemebeforeandafterdesignandadjust

3)对锅炉一次风喷口进行改造，加装一次风浓淡分离装置。该装置对煤粉的分离效果比原来的节流装置好，且可根据煤种等情况需要调节喷口两侧煤粉的浓淡比例，降低水冷壁管侧煤粉含量，对燃烧调整及防止高温腐蚀均有较好效果。

4)控制合理的煤粉细度，将煤粉细度R90控制在17%～19%，使煤粉着火相对容易，不易出现煤粉直接冲墙现象。

5)提高炉水品质，减少管内结垢，降低管壁温度，减缓高温腐蚀。炉水SiO2的质量浓度控制指标为2.5 mg/L，但化学专业按0.5 mg/L进行高标准控制，收到了明显效果。

6)将易腐蚀区域的管子更换成渗铝管，以提高管壁的防腐能力，延长使用寿命。

7)在易发生高温腐蚀的区域涂上耐高温防腐涂料，使管壁与灰渣隔离，以避免腐蚀。

3 结束语

采取上述措施后，经3 a的运行检测表明，水冷壁管最薄处在4.22 m左右，腐蚀量明显减小；燃烧区域的水冷壁管上基本不结渣和灰，无腐蚀层，高温防腐涂料层完好，管壁未见减薄，有效地防止和减缓了水冷壁管的高温腐蚀。

[1]赵玉莲.大型锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护措施[J].江西电力职业技术学院学报,2005.

[2]向上.川渝地区国产670 t/h锅炉高温腐蚀研究[D].保定:华北电力大学,2009.

TQ083

B

10.3969/j.issn.1006-6829.2015.01.015

2014-09-11；

2014-12-15