亚临界参数锅炉腐蚀原因分析及预防

电力18讯：    摘　要　介绍了大容量、亚临界参数锅炉承压部件内外腐蚀的现象、分析产生腐蚀的原因，燃煤质量、燃烧质量、燃煤品质对锅炉腐蚀的影响，推荐了防止大容量、高参数锅炉腐蚀的主要技术措施。
关键词　大容量　亚临界　锅炉　腐蚀机理　防范技术措施

0　概　述　　

　　随着我国电力工业的飞速发展，高参数、大容量火力发电机组已成为电网的砥柱，与300 MW汽轮发电机组配套的锅炉，其蒸发量达到1 000～1 025 t／h，参数接近临界参数。随着锅炉参数的提高，近几年来相继发现锅炉承压部件内外腐蚀严重，尤以水冷壁外壁高温腐蚀最为典型，由于承压部件腐蚀而导致的管壁厚度减薄，强度降低发生的承压部件泄漏和爆破时有发生，严重威胁着锅炉机组的安全运行，根据调查统计，其中一些1 000 t／h以上锅炉运行时间不到4万h，其腐蚀造成水冷壁管壁厚度由10 mm减少到2 mm左右，腐蚀速度达到2 mm／104 h。我省某厂2号锅炉从安装投产到第1次大修运行时间约8 000 h，汽包内部汽水分离装置的二次分离百叶窗腐蚀到了极限程度，被迫在第1次大修中全部更换，水冷壁下联箱等处外部腐蚀，经湖南省电力公司锅鉴委现场检查测定，其腐蚀深度达到1 mm，如此严重的腐蚀，在高参数大容量锅炉机组发展之前是绝无仅有的。但由于腐蚀带来的危害是慢性显现的，很难引起人们的关注。下面就我省某电厂2台1 021 t／h锅炉第1次大修时对腐蚀检查判定的情况和山东省电力试验研究所对该省已投运的14台1 000 t／h以上的亚临界参数锅炉腐蚀调查情况介绍如下，以引起相关人员的重视和关注。

1　锅炉腐蚀的基本现象
　　
　　目前国产1 021 t／h及以上锅炉由4大动力厂，即哈锅、上锅、东锅、武锅引进或嫁接CE技术生产的亚临界压力、一次中间再热汽包锅炉，循环方式有强制循环和自然循环2种，大部分采用四角喷燃切圆燃烧方式。其腐蚀包括内部腐蚀和外部腐蚀，尤以外部高温腐蚀最为突出，内部腐蚀汽段大于水段。外部高温腐蚀主要发生在水冷壁炉膛内燃烧器区域的喷燃器迎火面，靠近燃烧器范围内，腐蚀状况为斑点状，如图1所示。


　　某电厂外部氧化腐蚀和内部腐蚀情况据湖南省电力公司锅监委《检验报告》称：“汽包人孔门外周已有明显的暗红色腐蚀产物，水冷壁及下联箱外壁腐蚀较严重，有1层氧化皮，厚度约1 mm；汽包内壁有腐蚀，汽水分离装置腐蚀较严重，汽室较水室明显，顶部及旋风子顶帽的百叶窗有的已成组腐蚀烂掉，腐蚀产物呈黑色，过热器、省煤器、水冷壁割管内壁有1层黑色附着物，低再割管内壁有1层红锈”。情况是比较严重的。

2　大容量、高参数锅炉腐蚀的原因分析
　　
　　通过对锅炉燃烧特性、运行方式、燃煤品质等综合指标的对比分析，认为产生腐蚀的原因有
2．1　与煤种有关
　　经有关科研单位对8台燃用贫煤和劣质无烟煤，6台燃用烟煤的1 000 t／h及以上容量锅炉抽样调查看出，8台燃用贫煤和劣质无烟煤的锅炉都发生了较为严重的炉膛水冷壁外部高温腐蚀，而6台燃用烟煤的锅炉均未发生炉膛水冷壁外部高温腐蚀。这说明高温腐蚀与煤种有很大关系，原因是煤中所含硫份和硫化物在燃烧过程中形成腐蚀物质的结果。
　　我省某电厂2台1 021 t／h锅炉炉膛水冷壁高温腐蚀与燃煤品质不无关系，其应用煤质范围列于表1。


　　从表1中可以看出1999年至2000年上半年燃煤分析基挥发分含量一般在10％左右，最低只有8％。从西安热工所在热天平上所做的燃烧分布曲线可以看了，在相同温度下无烟煤的燃烧速度远低于烟煤。清华大学傅维标教授通过研究试验提出：“通用着火特性指标F2，用于判定煤的燃烧特性，F2＜0．5为极难燃煤，F2＝0．5～1．0为难燃煤，F2＝1．0～1．5为准难燃煤，F2＝1．5～2．0为易燃煤，F2＞2．0为极易燃煤。按此结论计算判定，我省某厂自投产以来入炉煤F2为0．5～1．0之间，界于极难燃与难燃煤之间，严重偏离设计煤种。由于应用煤灰分增加，发热量降低，锅炉的燃煤量明显增加，煤粉细度得不到保证，煤粉过粗和挥发分的降低，煤粉着火温度要求高，着火延迟，燃烧速度降低，燃尽时间推迟。还由于省内煤矿点多，煤质变化大，含硫量也不稳定，这些影响无疑将增加对水冷壁高温腐蚀的可能性。
2．2　与参数有关
亚临界压力锅炉其饱和水温度约为360℃，水冷壁管外壁温度在400℃以上，温度升高，各种腐蚀物质更容易形成，据有关资料介绍，在300～500℃的温度范围内，管壁外表温度每升高50℃，烟侧的腐蚀程度将增加1倍。
2．3　与炉内热负荷有关
　　由于大容量锅炉截面热负荷随着锅炉容量的增加而大大增加，单只喷嘴的热功率也随锅炉容量的增加而成倍增大，四角切圆燃烧锅炉内平均单位质量气流的旋转动量矩也明显增大，这些特性一方面使炉膛局部区域的燃烧强度和壁面热流强度随锅炉容量的增加而增大，管壁外表面温度进一步升高，另一方面使煤粉气流直接冲刷水冷壁的可能性增大。在这种热动力工况下燃用难着<