循环流化床锅炉受热面管失效现状及防护措施研究

报告等资料，发现锅炉水质有项目超标的现象，而且有些数值超标严重、时间跨度较长，如pH值、碱度等。经过和锅炉水质分析人员及运行管理人员沟通可知：由于节能降耗、环保排放、成本控制等原因，该厂锅炉使用的给水中含有部分回水（氧化鋁厂）。这部分回水指标控制不严，导致汽水品质一直得不到改善。此外，制水车间的设备老化，由于资金等问题没有得到及时更新，也导致汽水品质超标。锅炉在运行一段时间后，管内结垢严重，再加上水中pH值偏低，回水中的活性杂质和受热面管发生严重的化学反应，产生严重的垢下腐蚀现象。

6 原因分析

6.1 根源有燃料变化

该电厂设计煤种为渑池烟煤掺烧石灰石，实际燃料为渑池贫煤掺烧石灰石。在实际使用过程中，这种贫煤含硫量超过锅炉设计允许值的2倍。高含量的硫杂质是高温硫腐蚀的根源，硫含量得不到控制，这种腐蚀就越发严重。

6.2 还原性气氛加速腐蚀

根据现场检查情况可知，蒸发管表面存在黑色未燃尽粉末。通过分析可知，为保证环保超低排放要求中的NOx含量不超标，人为地减小了二次风、三次风，锅炉长期处在缺氧燃烧的状态。这就形成了还原性气氛，其对锅炉受热面管腐蚀的影响有两点：第一，其可以帮助硫更容易进入到受热面管的氧化膜中，生成铁的硫化物，从而加速腐蚀的进程；第二，其对燃料燃烧后生成的腐蚀性物质起到促进作用。

6.3 煤粉燃烧贴壁使冲刷加剧

根据宏观检查情况可以判断，在蒸发管下部的炉膛高度达20m左右，正常运行时，密相区为湍流床，床温始终控制在860～900℃，在这20m范围内的前后墙由下而上依次布置了二、三次风。受环保要求的限制，锅炉实际的二、三次风风速较小，燃料在风口附近及内部着火，造成喷口积灰，而且喷口被结焦、积灰堵塞，大量积灰从内到外，导致炉顶、后墙中部积灰严重；煤粉颗粒从缝隙位置喷出，对蒸发管管排局部造成严重冲刷，进而破坏蒸发管的氧化膜，使腐蚀物不断脱落，加速腐蚀磨损的进程。

6.4 受热面管高温下磨损

随着蒸发管壁温度的升高，高温硫腐蚀速度大大加快。根据现场检验情况得出，由于锅炉实际的二、三次风风速较小，导致湍流床形成高负荷区域，蒸发管壁由于高温区域的靠近导致其温度急速升高，腐蚀速度加快。

6.5 燃料中石灰石颗粒度

燃料中石灰石颗粒度的大小对燃烧、磨损、腐蚀等也有较大影响。设计要求石灰石粒度最大不超过2mm，其中50%应不小于0.2mm。燃料中石灰石颗粒度越大，完全燃烧越困难，同时颗粒大的燃料动能比较大，更容易加速磨损受热面管使其减薄。同时，延长燃料火焰，产生缺氧燃烧，在其附近更易形成还原性气氛，使受热面管发生高温氧腐蚀。该公司在运行初期，磨煤机出口颗粒还能满足要求，2年之后，由于磨煤机、燃料等变化导致燃料粒度逐渐有超过2mm的情况发生，从而加剧腐蚀和磨损。

6.6 汽水品质不良引发的腐蚀

实际生产中的回水和水处理车间设备的缺陷加速了汽水品质不良，汽水化验记录中各项目的数据长时间超标得不到处理，影响了锅炉水汽质量，这些杂质会先后造成受热面管内集盐、腐蚀和结垢。

7 结论及建议

通过上述试验及分析可以得出以下结论：①燃用高硫煤及颗粒度的匹配不正确是导致磨损的主要原因；②该厂锅炉受热面腐蚀的主要原因为硫化物高温腐蚀；③高温腐蚀及固体颗粒冲刷磨损共同作用下加速了壁厚减薄；④腐蚀物组成主要是高温硫腐蚀生成的铁硫、氧化物等；⑤受热面管母材化学及力学性能均符合标准要求，但腐蚀冲刷后的管壁厚度值不满足成品最小需要壁厚；⑥由于汽水质量超标且未对其进行处理，会造成受热面管内集盐、结垢、腐蚀。

根据以上影响因素提出如下建议。①采用更换燃料、降低燃煤含硫量和降低燃料颗粒度等方式，从根本上避免受热面管高温腐蚀磨损的发生。②依据实际燃料、受热面管的特点、循环流化床及其他自身因素选择合适的空气系数，适当调整二、三次风速度，尽可能达到理想的燃烧状态。③优化受热面管材料可在一定程度上防止高温硫腐蚀的发生，但该方法成本较高。当前大多数使用单位采用等离子体喷涂技术，可有效防护达3～5年，能满足锅炉检修周期的要求。④提升水处理设备性能，加强水质化验和水汽质量的监控，降低汽水质量超标的可能性。

参考文献：

[1]钱公，车畅，钱林峰，等.超临界锅炉水冷壁高温腐蚀分析[J].中国特种设备安全，2015（s1）：59-64.

[2]高全.燃煤电站锅炉受热面结渣和高温腐蚀机理研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

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