余热锅炉腐蚀原因及处理方法

发布日期：2015-8-3  信息来源：本站原创

        由高温腐蚀引起的余热锅炉水冷壁爆管事故的频繁发生，不仅造成了巨大的经济损失，同时也影响到整个电网的安全稳定运行。因此，宏发机械研究高温腐蚀的机理、针对腐蚀的特点并根据余热锅炉的运行方式和设备状况具体分析高温腐蚀的原因，寻求防止和解决余热锅炉水冷壁高温腐蚀的途径是当前紧迫的任务。
　
1、管屏式余热锅炉省煤器的特点 　　
        能承受高压，不怕产生水冲击，不容易积灰堵塞烟道；但蛇形管难以清洗，钢管不耐腐蚀，对水质的要求比较严格，所以，给水必须经过软化和除氧处理。为防止管外壁受腐蚀，要求给水温度比烟气露点高5～10℃，水速不应低于0.3～0.44米／秒。管屏式余热锅炉省煤器，可制成沸腾式或非沸腾式的。二者在结构上没有什么区别，仅在管路连接上有些差异。沸腾式余热锅炉省煤器出口与汽鼓之间没有任何阀门，以便顺利地将余热锅炉省煤器中产生的蒸汽引入汽鼓，只在余热锅炉省煤器人口联箱前，相应地装有阀门。沸腾式余热锅炉省煤器无论对水还是烟气，一般都不需要切断，所以一般都不设旁路烟道。管屏式余热锅炉省煤器制成沸腾式省煤器时，水的温度可以在余热锅炉省煤器内加热到饱和温度，一部分水汽化蒸发为蒸汽，这部分汽量占总水量的10～15％，最高可达25％。目前电厂运用的70t／h余热锅炉，并配一台25MW蒸汽轮发电机组，锅炉在启动或停炉过程中，由于锅炉不需要上水或不需要连续上水，由于其汽水管道的循环没有建立，即锅炉给水处于停滞状态，此时省煤器内的水处于不流动的状态，对余热锅炉省煤器的冷却效果很差，随着余热锅炉燃烧的加强，烟气温度的提高，余热锅炉省煤器内的水容易产生汽化，使余热锅炉省煤器的局部处于超温状态。为了防止这种情况的发生，此时可将再循环门打开，利用汽包与余热锅炉省煤器中工质的密度差，在汽包→再循环管→省煤器→省煤器引出管→汽包之间，形成自然循环，使余热锅炉省煤器中的水有所流动，提高对煤器的冷却效果，达到保护省煤器的目的。使余热锅炉省煤器内的水处于流动状态，避免其汽化。
　　
2、余热锅炉省煤器管屏腐蚀原因分析
        (1)高温硫化是指高温下金属与硫反应而导致的腐蚀，通常是指高温下金属与气体硫、有机碱发生高温硫化需要还原性氛围，在此环境中氧气分压很低，硫分分压很高，金属硫化反应的速率比氧化反应大得多，同时对大多数余热锅炉省煤器管屏来说，硫是一种更强烈更具腐蚀性的氧化剂，硫化腐蚀危害更大。氧化性含硫环境中，虽然也有硫化腐蚀的发生，但是腐蚀以高温氧化为主。
        (2)给水品质不良。当给水除氧不完善时，进入余热锅炉省煤器的水在受熱后放出氧气易于附着在管内表面，造成局部的点状腐蚀或结垢。由于腐蚀产物结构疏松多孔，不能阻止腐蚀介质的侵入，使得腐蚀不断向基体金属发展，腐蚀不断加剧。随着腐蚀进行的同时，生成的腐蚀产物受到氧气的氧化重新转化成了铁的氧化物，其又可以继续与腐蚀介质发生反应。
        (3)在余热锅炉省煤器管壁受到腐蚀后将进一步发生结焦，结焦后，由于余热锅炉省煤器管壁的换热效果减弱，造成余热锅炉的给水参数降低，最终导致余熱锅炉的出口参数降低，严重影响余热锅炉效率，
        (4)进口烟气温度越高，各管排的换热量越大，烟气温度波动最大和最小时，导致的换热量最大，通过对比分析与最小的比值能达到3倍；没有腐蚀或磨损的管排换热量几乎不变，且腐蚀或磨损的换热量大大降低，幅度约为70％：腐蚀或磨损的管排数越少，该腐蚀或磨损的管排上的换热量越小，热量分配越不均匀：烟气进口温度在设计值上下波动时，可以发现最后五排管子的换热量随着波动越大而分布越均匀，但是波动值较大。
        (5)从事故调查情况看，给水中的溶解氧来自三方面：热力降氧器内水温较低(70～90℃)，水的除氧不彻底，余热锅炉给水中含有一定的溶解氧；从汽轮机回来的蒸汽凝结水进入除氧器后，因加热不足而已经淋水盘向下落的过程中变成了小雾滴，小雾滴与大气直接相通，故而又增加了凝结水中的含氧量；钠离子交换水带进除氧器中的溶解氧。这些水中的溶解氧随余热锅炉给水先进入低温段省煤器内，余热锅炉省煤器外壁受高温加热，使水中溶解氧扩散速度加快，因而加速了低温段省煤器内的化学腐蚀过程。
        (6)碳钢在氢氧化钠的水溶液中产生的应力腐蚀，使金属本身产生裂纹，发生脆性断裂，大多数汽包锅炉的水冷壁和联箱是用低碳钢制造。运行时，如果在水冷壁和联箱局部位置出现游离浓碱，同时又受到拉力作用，就会产生碱脆。
　　
3、余热锅炉省煤器管屏腐蚀处理方法
        为了彻底解决腐蚀这一问题，宏发机械利用水热媒技术对余热锅炉原有的省煤器系统、蒸汽过热系统和锅炉上水系统进行了彻底的改造，在不改变系统工艺条件的情况下，既避免了余热锅炉省煤器的腐蚀问题，又最大程度地回收了烟气的热能。
        1）将热管元件改为夹套式热管，由内管、外管以及内外管之间一定量的工质制作成夹套式热管元件，并且热管元件水平放置，内部的工质处于真空状态。其工作原理是：外管吸收烟气热量，内部的液态工质蒸发成蒸汽，蒸汽加热内管中的给水，释放热量，同时凝结成液体。如此往复循环，使烟气的热量源源不断地加热给水，热管以相变传热的方式进行工作，传热效率很高。
        2）改造余热锅炉省煤器系统结构。将原有的余热锅炉省煤器系统按烟气流向分为三部分：低温过热器、省煤器和烟气换热器，以最大限度地回收热能；引入150℃左右的低压除氧水作为水热媒介质，与上述各部分换热；锅炉给水泵的出口增设两台给水换热器，通过余热锅炉省煤器分别与锅炉上水、外取热器和油浆蒸汽上水进行换热，实际运行中，根据需要首先保证锅炉上水温度不低于150℃，从而避免余热锅炉省煤器的低温露点腐蚀，
        3）增设了水路旁通复线。为了满足不同的运行工况下余热锅炉省煤器安全正常工作，该系统中增设了水路旁通复线，通过调节水路复线上的旁通阀可调节热管省煤器的运行参数，从而避免低负荷下发生露点腐蚀。这样不仅解决低温露点腐蚀问题，也彻底杜绝换热管腐蚀穿孔现象，而且减轻换热管积灰，降低烟气流动阻力，从而延长余热锅炉省煤器的使用寿命，提高装置运行的经济性。
        4）余热锅炉省煤器采用结构紧凑，具有自清灰能力的螺旋肋片管省煤器代替光管省煤器。肋片背部的流场发生改变，使靠近管壁的灰浓度降低，从而减轻了由于负压和粘附作用引起的积灰。
　　
        余热锅炉省煤器所处环境十分恶劣，因而其腐蚀机理很复杂，至今人们还不能对省煤器管屏的腐蚀给予完整的解释，针对实际情况介绍了各种腐蚀的简单机理。对水冷壁管涂层。采用一次风反切和侧边风等措施都可以有效地降低余热锅炉省煤器管屏的腐蚀。

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