余熱鍋爐腐蝕原因及處理方法

發(fā)布日期：2015-8-3  信息來(lái)源：本站原創(chuàng)

        由高溫腐蝕引起的余熱鍋爐水冷壁爆管事故的頻繁發(fā)生，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也影響到整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，宏發(fā)機(jī)械研究高溫腐蝕的機(jī)理、針對(duì)腐蝕的特點(diǎn)并根據(jù)余熱鍋爐的運(yùn)行方式和設(shè)備狀況具體分析高溫腐蝕的原因，尋求防止和解決余熱鍋爐水冷壁高溫腐蝕的途徑是當(dāng)前緊迫的任務(wù)。
　
1、管屏式余熱鍋爐省煤器的特點(diǎn) 　　
        能承受高壓，不怕產(chǎn)生水沖擊，不容易積灰堵塞煙道；但蛇形管難以清洗，鋼管不耐腐蝕，對(duì)水質(zhì)的要求比較嚴(yán)格，所以，給水必須經(jīng)過(guò)軟化和除氧處理。為防止管外壁受腐蝕，要求給水溫度比煙氣露點(diǎn)高5～10℃，水速不應(yīng)低于0.3～0.44米／秒。管屏式余熱鍋爐省煤器，可制成沸騰式或非沸騰式的。二者在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有什么區(qū)別，僅在管路連接上有些差異。沸騰式余熱鍋爐省煤器出口與汽鼓之間沒(méi)有任何閥門(mén)，以便順利地將余熱鍋爐省煤器中產(chǎn)生的蒸汽引入汽鼓，只在余熱鍋爐省煤器人口聯(lián)箱前，相應(yīng)地裝有閥門(mén)。沸騰式余熱鍋爐省煤器無(wú)論對(duì)水還是煙氣，一般都不需要切斷，所以一般都不設(shè)旁路煙道。管屏式余熱鍋爐省煤器制成沸騰式省煤器時(shí)，水的溫度可以在余熱鍋爐省煤器內(nèi)加熱到飽和溫度，一部分水汽化蒸發(fā)為蒸汽，這部分汽量占總水量的10～15％，最高可達(dá)25％。目前電廠運(yùn)用的70t／h余熱鍋爐，并配一臺(tái)25MW蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐在啟動(dòng)或停爐過(guò)程中，由于鍋爐不需要上水或不需要連續(xù)上水，由于其汽水管道的循環(huán)沒(méi)有建立，即鍋爐給水處于停滯狀態(tài)，此時(shí)省煤器內(nèi)的水處于不流動(dòng)的狀態(tài)，對(duì)余熱鍋爐省煤器的冷卻效果很差，隨著余熱鍋爐燃燒的加強(qiáng)，煙氣溫度的提高，余熱鍋爐省煤器內(nèi)的水容易產(chǎn)生汽化，使余熱鍋爐省煤器的局部處于超溫狀態(tài)。為了防止這種情況的發(fā)生，此時(shí)可將再循環(huán)門(mén)打開(kāi)，利用汽包與余熱鍋爐省煤器中工質(zhì)的密度差，在汽包→再循環(huán)管→省煤器→省煤器引出管→汽包之間，形成自然循環(huán)，使余熱鍋爐省煤器中的水有所流動(dòng)，提高對(duì)煤器的冷卻效果，達(dá)到保護(hù)省煤器的目的。使余熱鍋爐省煤器內(nèi)的水處于流動(dòng)狀態(tài)，避免其汽化。
　　
2、余熱鍋爐省煤器管屏腐蝕原因分析
        (1)高溫硫化是指高溫下金屬與硫反應(yīng)而導(dǎo)致的腐蝕，通常是指高溫下金屬與氣體硫、有機(jī)堿發(fā)生高溫硫化需要還原性氛圍，在此環(huán)境中氧氣分壓很低，硫分分壓很高，金屬硫化反應(yīng)的速率比氧化反應(yīng)大得多，同時(shí)對(duì)大多數(shù)余熱鍋爐省煤器管屏來(lái)說(shuō)，硫是一種更強(qiáng)烈更具腐蝕性的氧化劑，硫化腐蝕危害更大。氧化性含硫環(huán)境中，雖然也有硫化腐蝕的發(fā)生，但是腐蝕以高溫氧化為主。
        (2)給水品質(zhì)不良。當(dāng)給水除氧不完善時(shí)，進(jìn)入余熱鍋爐省煤器的水在受熱后放出氧氣易于附著在管內(nèi)表面，造成局部的點(diǎn)狀腐蝕或結(jié)垢。由于腐蝕產(chǎn)物結(jié)構(gòu)疏松多孔，不能阻止腐蝕介質(zhì)的侵入，使得腐蝕不斷向基體金屬發(fā)展，腐蝕不斷加劇。隨著腐蝕進(jìn)行的同時(shí)，生成的腐蝕產(chǎn)物受到氧氣的氧化重新轉(zhuǎn)化成了鐵的氧化物，其又可以繼續(xù)與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。
        (3)在余熱鍋爐省煤器管壁受到腐蝕后將進(jìn)一步發(fā)生結(jié)焦，結(jié)焦后，由于余熱鍋爐省煤器管壁的換熱效果減弱，造成余熱鍋爐的給水參數(shù)降低，最終導(dǎo)致余熱鍋爐的出口參數(shù)降低，嚴(yán)重影響余熱鍋爐效率，
        (4)進(jìn)口煙氣溫度越高，各管排的換熱量越大，煙氣溫度波動(dòng)最大和最小時(shí)，導(dǎo)致的換熱量最大，通過(guò)對(duì)比分析與最小的比值能達(dá)到3倍；沒(méi)有腐蝕或磨損的管排換熱量幾乎不變，且腐蝕或磨損的換熱量大大降低，幅度約為70％：腐蝕或磨損的管排數(shù)越少，該腐蝕或磨損的管排上的換熱量越小，熱量分配越不均勻：煙氣進(jìn)口溫度在設(shè)計(jì)值上下波動(dòng)時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)最后五排管子的換熱量隨著波動(dòng)越大而分布越均勻，但是波動(dòng)值較大。
        (5)從事故調(diào)查情況看，給水中的溶解氧來(lái)自三方面：熱力降氧器內(nèi)水溫較低(70～90℃)，水的除氧不徹底，余熱鍋爐給水中含有一定的溶解氧；從汽輪機(jī)回來(lái)的蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入除氧器后，因加熱不足而已經(jīng)淋水盤(pán)向下落的過(guò)程中變成了小霧滴，小霧滴與大氣直接相通，故而又增加了凝結(jié)水中的含氧量；鈉離子交換水帶進(jìn)除氧器中的溶解氧。這些水中的溶解氧隨余熱鍋爐給水先進(jìn)入低溫段省煤器內(nèi)，余熱鍋爐省煤器外壁受高溫加熱，使水中溶解氧擴(kuò)散速度加快，因而加速了低溫段省煤器內(nèi)的化學(xué)腐蝕過(guò)程。
        (6)碳鋼在氫氧化鈉的水溶液中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕，使金屬本身產(chǎn)生裂紋，發(fā)生脆性斷裂，大多數(shù)汽包鍋爐的水冷壁和聯(lián)箱是用低碳鋼制造。運(yùn)行時(shí)，如果在水冷壁和聯(lián)箱局部位置出現(xiàn)游離濃堿，同時(shí)又受到拉力作用，就會(huì)產(chǎn)生堿脆。
　　
3、余熱鍋爐省煤器管屏腐蝕處理方法
        為了徹底解決腐蝕這一問(wèn)題，宏發(fā)機(jī)械利用水熱媒技術(shù)對(duì)余熱鍋爐原有的省煤器系統(tǒng)、蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)和鍋爐上水系統(tǒng)進(jìn)行了徹底的改造，在不改變系統(tǒng)工藝條件的情況下，既避免了余熱鍋爐省煤器的腐蝕問(wèn)題，又最大程度地回收了煙氣的熱能。
        1）將熱管元件改為夾套式熱管，由內(nèi)管、外管以及內(nèi)外管之間一定量的工質(zhì)制作成夾套式熱管元件，并且熱管元件水平放置，內(nèi)部的工質(zhì)處于真空狀態(tài)。其工作原理是：外管吸收煙氣熱量，內(nèi)部的液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)成蒸汽，蒸汽加熱內(nèi)管中的給水，釋放熱量，同時(shí)凝結(jié)成液體。如此往復(fù)循環(huán)，使煙氣的熱量源源不斷地加熱給水，熱管以相變傳熱的方式進(jìn)行工作，傳熱效率很高。
        2）改造余熱鍋爐省煤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。將原有的余熱鍋爐省煤器系統(tǒng)按煙氣流向分為三部分：低溫過(guò)熱器、省煤器和煙氣換熱器，以最大限度地回收熱能；引入150℃左右的低壓除氧水作為水熱媒介質(zhì)，與上述各部分換熱；鍋爐給水泵的出口增設(shè)兩臺(tái)給水換熱器，通過(guò)余熱鍋爐省煤器分別與鍋爐上水、外取熱器和油漿蒸汽上水進(jìn)行換熱，實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)需要首先保證鍋爐上水溫度不低于150℃，從而避免余熱鍋爐省煤器的低溫露點(diǎn)腐蝕，
        3）增設(shè)了水路旁通復(fù)線。為了滿足不同的運(yùn)行工況下余熱鍋爐省煤器安全正常工作，該系統(tǒng)中增設(shè)了水路旁通復(fù)線，通過(guò)調(diào)節(jié)水路復(fù)線上的旁通閥可調(diào)節(jié)熱管省煤器的運(yùn)行參數(shù)，從而避免低負(fù)荷下發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。這樣不僅解決低溫露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題，也徹底杜絕換熱管腐蝕穿孔現(xiàn)象，而且減輕換熱管積灰，降低煙氣流動(dòng)阻力，從而延長(zhǎng)余熱鍋爐省煤器的使用壽命，提高裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
        4）余熱鍋爐省煤器采用結(jié)構(gòu)緊湊，具有自清灰能力的螺旋肋片管省煤器代替光管省煤器。肋片背部的流場(chǎng)發(fā)生改變，使靠近管壁的灰濃度降低，從而減輕了由于負(fù)壓和粘附作用引起的積灰。
　　
        余熱鍋爐省煤器所處環(huán)境十分惡劣，因而其腐蝕機(jī)理很復(fù)雜，至今人們還不能對(duì)省煤器管屏的腐蝕給予完整的解釋，針對(duì)實(shí)際情況介紹了各種腐蝕的簡(jiǎn)單機(jī)理。對(duì)水冷壁管涂層。采用一次風(fēng)反切和側(cè)邊風(fēng)等措施都可以有效地降低余熱鍋爐省煤器管屏的腐蝕。

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