煤粉炉水冷壁管开裂原因分析及对策

煤粉炉水冷壁管开裂原因分析及对策

赵华年

青海大美煤业股份有限公司青海省西宁市810000

摘要：锅炉作为一种新型高效低污染燃烧技术，相对于煤粉炉,具有燃料适应性广，负荷调节比大，燃烧效率较高，污染物排放浓度低等优点，在动力配煤质量下降，环保要求日益严格的情况下，锅炉得到迅速发展。以某热电站型煤粉锅炉水冷壁管发生“爆管的主要原因是由于锅炉水中杂质元素在水冷壁管表面形成积垢，并导致垢下发生了严重的浓缩腐蚀，造成水冷壁管减薄，管壁积垢又导致了局部超温，加速了腐蚀的发生，采取了防止锅炉爆管的综合措施，避免了“爆管”的发生，保障了锅炉的长周期安全运行。

关键词：锅炉；水冷壁管；开裂；爆管

热电站锅炉水冷壁管由于长期在高温、高压、腐蚀等恶劣条件下运行，发生爆漏损坏是热电厂的常见事故，锅炉受热面在运行过程中一侧是燃料燃烧产生的高温烟气，另一侧是高温高压的水和蒸汽，金属材料的使用环境相当恶劣，因而金属材料失效所引起的事故时有发生。特别是当锅炉燃煤多变、煤质较差时，锅炉受热面产生超温、磨损、积灰、结渣、腐烛等一系列问题的可能性增加，造成受热面使用寿命降低，锅炉省煤器、水冷壁管、过热器管和再热器管爆破泄漏现象频繁发生，大大增加了热电站的临时性检修和大修工作量，造成一定的经济损失。

一、煤粉锅炉的优点

煤粉锅炉作用是将磨碎的煤粉在炉膛内进行燃烧，将热量传递给布置在炉膛周围的水冷壁管产生蒸汽。工作过程主要是燃烧和汽水二个系统的工作过程。煤粉炉的燃烧特点是燃料随空气一起进入燃烧室，并在悬浮状态下燃烧。煤预先磨成很细的煤粉，与空气的接触表面积大大增加，使燃烧强化。煤粉炉炉内温度也较高，因此，除了煤质很差的煤以外，各种煤都能在煤粉炉中有效地燃烧，并且燃烧比较完全，燃烧效率也比较高。大容量均釆用膜式水冷壁，主要优点：膜式水冷壁将炉膛严密地包围起来，充分地保护着炉墙，因而炉墙只需敷上保温材料及密封涂料，而不用耐火材料，简化了炉墙结构，减轻了锅炉总重量；炉腾气密性好，漏风少，减少了排烟热损失，提高了锅炉热效率；易于制成水冷壁的大组合件，因此，安装快速方便。可以实现机械化和自动化，煤粉燃烧几乎是所有大型燃煤锅炉的燃烧方式。锅炉烟道尾部安装除尘、脱硫、脱销设施，可以大大降低烟气中的粉尘、硫化物、氮氧化物等污染物浓度，满足达标排放。

二、锅炉水冷壁管爆管原因

针对热电站型锅炉存在的锅炉水冷壁的爆管问题，特别是针对水冷壁管爆破事故，确定主要原因。

1、结据导致的局部介质浓缩。水塘起因于水中含有大量的高价铜和高价铁元素，特别容易在蒸发受热面上沉积，当高价态的铜铁沉积在水冷壁管上时，它们和水冷壁发生如下的电化学反应：

结果是铜和铁的高价氧化物得到电子而还原，水冷壁的基体组织因失去电子而发生阳极溶解，随着腐蚀的进行，较大的腐蚀坑形成，表面的腐蚀产物和水中的硫、桂、磷等杂质元素慢慢沉积，导致水冷壁管的局部温度升高，为碱性的炉水发生局部浓缩提供了非常有利的环境。

2、凝汽器频繁泄漏加快了锅炉水冷壁管内部结拒。由于热电站汽机凝汽器采用黄浦江水直流冷却方式，黄浦江原水经循栗和循环水渠直接进入了号机凝汽器内冷却，一旦发生凝汽器泄漏，就会有韩、镁盐类，溶解性气体以及大量的泥沙进入冷凝水系统，导致热力设备产生结振、腐蚀。

3、锅炉燃烧器内部结焦而引起热负荷偏高。由于进口煤与大同混煤掺烧比例控制不当，造成锅炉燃烧器内部结焦和风管内部积分，燃烧器出口风速过低，致使燃烧区域直接与火焰接触的水冷壁管因壁温偏高而严重结拒和严重的介质浓缩腐蚀。由于水冷壁管向火面内壁发生结据，使塘下酸性水浓缩对金属的腐蚀，导致金属管壁与水拒间积累了大量的气，于是发生了水拒下因酸性介质浓缩腐蚀引起氢腐蚀，金属变脆，造成爆管。

三、预防水冷壁爆管的措施

1、保持锅炉受热面的良好状态。保持锅炉受热面的良好状态，包括两个方面：一方面是表面清洁，另一方面是表面形成良好的保护膜。只有表面清洁，才能使表面形成良好的保护膜。要保持表面清洁，一是防止受热面在制造、安装、启动和停用时的腐蚀；二是防止金属氧化物在表面沉积；三是当受热面不干净时，应进行化学清洗。

（1）酸洗工艺。根据锅炉结垢量，结垢成分酸洗效果以及经济性、安全性等综合考虑，并经小试确定采用盐酸循环酸洗工艺，添加型除油缓蚀剂省去碱洗步骤，添加硫脲除铜剂省去除铜步骤，工艺过程如下：水冲洗—盐酸酸洗—水冲洗—清渣—水冲洗—漂洗—钝化—热炉排放酸洗结束。

（2）酸洗范围及系统布置。酸洗范围包括除过热器以外的炉本体系统。将酸洗范围内锅炉部件分为二部分循环系统，酸洗系统的水一路由低温省煤器，经高温省煤器进入汽包内，另一路由甲侧水冷壁下集箱进入，经甲侧水冷壁进入汽包；进入汽包内的水经乙侧水冷壁，从乙侧水冷壁下集箱返回至酸洗箱。

2、完善水处理工艺、加强汽水品质监督。为了防止锅炉水冷壁的结垢、积盐和腐蚀，要保证水处理过程的完善和水化学工况的得当。采用除盐水作为补给水，是保证给水水质纯净的前提：在此前提下，采用氧化性水工况可以有效地减轻高参数机组的结垢、积盐和腐蚀。加强汽水品质的监测，对水汽指标从严管理，是保证电厂汽水品质优良，从而防止结垢、积盐和腐蚀的重要手段。加强在线仪表的维护保养，并每周一次对在线磷表和在线计进行一次标定，确保在线仪表工作正常。

3、提高凝汽器密封性、防止凝汽器泄漏。在凝汽式电厂中，凝汽器铜管如发生泄漏不仅会带人大量的盐类、固形物，造成热力系统结垢和垢下腐蚀，同时还带入大量的氧、等不凝气体造成系统氧和值不合格，从而导致腐蚀，使给水铜、铁超标，且进一步引起水冷壁结垢腐蚀。目前，对凝汽器铜管防磨、防漏、堵漏尚无满意的技术手段。因此，加强管理。充分利用现有技术和方法尽量缓减铜管的磨损腐蚀，延长更换周期和减少凝汽器的泄漏尤为重要。

4、注意停用保护、加强启炉时的水质监控。机组停用期间若不采用适当的停用保护方法，会造成严重的腐蚀，大量腐蚀产物在机组启动时随水流进入锅炉内部造成杂质、盐分在锅炉内部和蒸汽流通部分的结垢、积盐及沉积物下的腐蚀，采取措施进行停用保护并加强机组启动期间的水质监控，可以有效控制热力设备的结垢积盐。目前，热电站一直采用热炉放水余热烘干法，该方法实施简便，适用临时检修、小修，停用时间在个月以内。停炉时间大于一个月时，采用氨水法与氨联氨法。年初，热电站安装了氮气管网，从空分装置氮气管网接入一路管道至汽机房和锅炉房，停炉停机设备采用充氮法。充氮法是电厂常用的一种停炉保护方法，效果良好。我国不少新建机组备用固定的充氮系统。其原理是将氮气充入锅炉汽水系统内，并使之保持一定的正压，以阻止空气漏入。

根据某热电站号炉水冷壁介质浓缩腐蚀的具体问题，通过前面的原理分析，制定了保持锅炉受热面的良好状态，加强汽水品质监督，提高凝汽器密封性、防治凝汽器泄漏，加强排污管理，注意停用保护、加强启炉时的水质监控，减少给水的铜铁含量，尽可能避免锅炉水冷壁管高热负荷运行，加强大修检查与分析等措施，取得了较好的效果，给热电站的安全生产和稳定供电供热提供了保障。

参考文献：

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