火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护

火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护

池鑫  

内蒙古华伊卓资热电有限公司010010  

摘要：火电厂的工作过程中，存在的一个普遍以及亟待解决的问题就是锅炉水冷壁高温腐蚀，每个火力发电厂或多或少存在着各种级别的高温腐蚀问题。这些问题，对火电厂的安全生产影响极大，我们需要对锅炉水冷壁高温腐蚀的问题进行专门的研究，以及针对如何去防护这样的问题做出合理的论断。搞清楚锅炉水冷壁高温腐蚀的原因、腐蚀造成的后果和影响至关重要，进而有针对性的去尽可能解决问题，找出有效的防护措施。提高火电厂锅炉的工作效率以及安全性。

关键词：火电厂；锅炉水冷壁；高温腐蚀；防护

随着经济以及人口的发展，电力资源一直是人们生活的必要条件。电力资源的需求量不断攀升，电力资源的尽可能利用，避免浪费尤其重要。而在电力来源之一——火电厂的生产过程中，锅炉水冷壁高温腐蚀是一个很常见的问题。这个问题对电力的安全生产有很大的负面影响，这是一个需要积极去处理的问题。现阶段，需要对锅炉水冷壁的高温腐蚀问题做出精准的研究并找到有效的防护措施。研究表明，锅炉水冷壁高温腐蚀主要存在一下问题：

1.令管壁变得越来越薄：据统计，精减量一般约为每年1毫米，严重量可能高达5-6毫米/ a，对电厂的安全运行构成严重风险，不管是临时维护还是重大检修的工作量都相应的增多了，直接的后果就是导致电厂的重大经济浪费。

2.假如出现突发的冷水壁爆管事故，那火电厂第一反应就是必须停止锅炉工作，这种情况对整个电厂的发电工作以及发电计划都会造成干扰，发电量相应减少，工人增加了额外的工作量，发电厂的效益收到了影响，与之相关的电网工作受到了干扰，电厂工作进度被滞后，最直接的后果就是影响工业及农业生产，造成多方面的损失。

一、水冷壁高温腐蚀的原理

从物质原理来看，钢锅炉的冷壁可分为金属基材、含有铁氧体保护的磁性氧化膜的氧化层以及由初始蓄积层和粉煤灰蓄积层组成的附着层。其中，高温腐蚀的类型取决于腐蚀材料的特性，冷水冷壁的高温腐蚀过程则是由附着层的物理化学性质决定。

1.1、氯高温腐蚀

锅炉在燃煤的过程中，大部分的氯化钠随之蒸发，反应变成HCl，这种物质会冷壁管受热表面的氧化膜产生化学反应，生成氯化亚铁，氯化亚铁的化学性质很不稳定，容易挥发，氯化亚铁挥发以后，冷壁管的金属基层直接暴露出来，这时候，生产过程中生成的HCI会直接和管壁的基层发生反应，久而久之，由于氧化层中氧化膜的破坏，管壁金属会变得更容易被耐蚀。

1.2、硫酸盐类高温腐蚀

当冷水壁在工作的过程中，达到了特定的温度———310-420 c之间时，管壁表面存在的三氧化二铁层是完好的，但在燃烧的过程中，产生了氧化钠和氧化钾，这些氧化物能够凝结在管壁上，它们会与烟气中的SO3反应产生粘性SO4 m2；与此同时，还能烟气中的 SO3 发生化学反应，直接生成有粘性的 M2 SO4 ; 因为这类物质可以通过捕集灰粒并将灰粒粘结起来形成灰层，从而会在灰层外面形成灰渣层; 烟气中的 SO2 则会在灰层内发生反应生成2MFe( SO4 ) 的复合硫酸盐，由M2 SO4生成的灰渣层脱落时，Fe2 O3 层会重新形成。整个过程循环往复，对冷水壁的腐蚀不断形成。

二、冷水冷壁高温腐蚀防护措施

2.1实施热喷涂

采用热喷涂保护冷水管壁，其效果在防止冷水壁高温腐蚀方面更为重要。其中等离子喷涂工艺和电弧喷涂工艺可在冷水壁上形成低孔隙率、高粘结强度和低氧化物的保护层，而火焰喷涂工艺则没有这些优点，例如等离子喷涂的孔隙率为3%至8 %此外，电弧喷涂在成本、安全性和能源使用方面也具有优势，例如60%至70 %。因此，整体来看，电弧菌喷雾技术比较好，喷雾防护的应用也越来越广泛，在困难环境下应用效果更好。

2.2改善复原力环境

改善缓解气候的措施包括:(1)在四面冷墙安装额外的烟气取样监测点，并安装两层具有监管功能的空调，以确保空气分配状况符合要求；(2)根据锅炉负荷的变化，及时调节尺寸风，例如在负荷较高时加大尺寸风；(3)改善双通道燃烧器，例如将空气宽度增加到双通道燃烧器背面的尺寸，以改善还原气氛。

2.3加强对供水的控制

根据实际情况，冷水壁管内水流速度略有提高，从而降低了管道壁温度。同时，供水水质进一步提高，防止水在冷壁形成，降低换热效果，提高冷水壁水温。

2.4采用热渗透法

铝热法主要采用热处理技术，允许一定浓度的原铝进入钢件表面形成铝合金保护层。将铝热过滤保护应用于水冷壁主要是为了保护冷水壁的外墙，经过保护处理后，冷水壁在金属基层之上增加了硬氧化铝壳层和铝合金层，从而有效地提高了性能此外，加工过程中防止铝浸渍所产生的氧化皮很容易导致冷水壁管凝结甚至破裂，在室温下使用盐酸浸渍可以更好地解决这个问题。

2.5应用高温和低氧技术

高温低氧技术是将800℃以上的高温空气蒸发到炉内，形成炉内氧气含量低于15%的低环境，燃料也进入气流燃烧，从而减少甚至防止腐蚀自1990年代以来，采用了高温低氧技术，以提高锅炉的运行效率，减少氮氧化物污染，节约能源，并使锅炉的运行更具成本效益。

2.6加强燃料管制

燃料控制从两个层面开始:(1)降低燃料含硫量:使用物理化学方法，如微波、强磁选和机械悬浮法，在燃烧前清洁原煤，机械悬浮法是在燃烧前降低原煤含硫量的最常用方法在燃烧过程中，会将脱硫剂(如石灰石)添加到炉中，并与燃煤混合，从而降低硫含量和腐蚀性物质的浓度，从而降低高温腐蚀的发生率。(2)控制煤粉颗粒尺寸:应严格控制煤粉细度和均匀性，例如，应调整粗粉分离器框架开口、磨煤机和回收尘阀，使煤粉细度符合生产要求。

分析突出了冷水墙高温腐蚀的原因，可采用有效的预防方法，常用方法可分为非表面保护方法和表面保护方法两类。

表面保护以外的方法有一个共同点，即冷水壁的腐蚀可以在一定程度上减少，但实际上并不能防止这种腐蚀。此外，由于各种原因，某些方法在实践中无法有效实施，甚至个别方法，例如防止炉壳腐蚀，也可能不仅影响燃烧室的吸热能力，而且使腐蚀更加复杂。因此，有必要寻求其他更有效的表面保护方法。

结束语：冷水壁管的可靠性直接关系到发电厂机组的安全有效运行能力，但在锅炉运行过程中，必然会造成冷水壁管的腐蚀、腐蚀(磨损)，从而降低其有效负荷能力和安全性。超声波电弧喷涂涂层可有效保护冷壁管表面免受水的危害，使管外表面不受根本损坏，可显着节约材料更换和维护费用，减少或避免炉内意外停机，降低成本。这项举措有待去实现并推广。

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