1000MW燃煤锅炉水冷壁局部高温腐蚀原因分析及优化

1000MW燃煤锅炉水冷壁局部高温腐蚀原因分析及优化

韩飙  

陕西清水川能源股份有限公司    陕西省榆林市  719400

摘要：文章针对1000MW燃煤锅炉水冷壁局部高温腐蚀问题展开深入研究，通过分析其原因，提出了优化措施。我们探讨了高温腐蚀的机理，明确了局部高温腐蚀的主要影响因素。在此基础上，提出了改善水冷壁材料、改进操作维护、优化燃烧控制等多方面的解决方案，以减少高温腐蚀对锅炉运行的不利影响，提高能效和可靠性。

关键词：1000MW燃煤锅炉；水冷壁；高温腐蚀；机理；优化措施

引言

1000MW燃煤锅炉在电力工业中广泛应用，但其水冷壁局部高温腐蚀问题一直是工程师和研究人员关注的焦点。高温腐蚀会导致水冷壁材料的磨损和损坏，进而降低锅炉的效率和可靠性，增加维护成本。因此，深入研究高温腐蚀的机理并提出有效的优化措施具有重要意义。

1、高温腐蚀的机理

1.1气相腐蚀

气相腐蚀是1000MW燃煤锅炉水冷壁面临的一个常见问题，其机理涉及到高温、高压、高速气流中的金属表面与腐蚀性气体相互作用的复杂过程。在燃煤锅炉中，气相腐蚀通常与锅炉内燃料燃烧产生的腐蚀性气体有关，首先，氯气在高温条件下与金属反应，形成金属氯化物。这个过程被称为氯化腐蚀。氯化物的生成导致金属表面的迅速腐蚀，因为氯化物具有很强的腐蚀性。这种腐蚀反应会导致金属表面的材料迅速流失，最终损害了水冷壁的完整性。

其次，硫化物气体也是气相腐蚀的重要因素。硫化物与金属表面发生硫化反应，形成金属硫化物。与氯化腐蚀类似，金属硫化物的生成会导致金属表面的腐蚀和损伤。硫化物气体在锅炉中通常与火煤中的硫元素有关，因此其控制也至关重要。最后，氧气的存在加剧了气相腐蚀的速度。氧气能够氧化金属，形成金属氧化物。金属氧化物通常脆弱且容易脱落，这会加速金属表面的腐蚀和磨损。因此，氧气的存在增加了金属表面与有害气体之间的化学反应，导致腐蚀的进一步加剧。

B. 火侧腐蚀

火侧腐蚀是高温腐蚀机理中的一个关键问题，特别是在火力发电厂锅炉内壁与高温燃烧产物接触的区域。这种腐蚀类型涉及烟气、灰尘和高温气体等燃烧产物与水冷壁表面之间的相互作用，可能导致金属的腐蚀和磨损。火侧腐蚀的发生受多种因素影响，其中之一是温度梯度。在锅炉内，温度通常存在梯度，高温区域更容易受到火侧腐蚀的影响。这是因为高温有助于促进有害物质与金属表面的反应，导致金属的腐蚀。因此，减小温度梯度或采取措施来降低高温区域的腐蚀风险至关重要。此外，火侧腐蚀还与水冷壁的设计和运行条件有关。不适当的水冷壁设计或操作条件可能导致火侧腐蚀的加剧。例如，水冷壁的冷却水流动速度和流向可能会影响火侧腐蚀的程度。因此，通过综合考虑锅炉内部温度分布、水冷壁材料和运行参数等因素，可以采取措施来减少火侧腐蚀对锅炉的不利影响。

2、影响高温腐蚀的因素

2.1燃料性质

不同种类的燃料含有不同的腐蚀性成分，如硫、氯和灰分等。高硫含量的煤炭或其他燃料可能会导致产生腐蚀性气体，如硫酸和氯化物，这些气体与金属表面接触后会引发腐蚀反应。因此，了解和监测燃料的性质对于预防高温腐蚀至关重要。选择适合的燃料和燃烧技术也可以降低腐蚀的风险。

2.2锅炉运行参数

锅炉运行参数是另一个影响高温腐蚀的重要因素。这些参数包括温度、压力、流速和冷却水的质量等。高温、高压环境下，金属表面更容易受到腐蚀。因此，控制和优化这些运行参数可以减少高温腐蚀的发生。例如，通过调整锅炉的操作条件，可以减轻金属表面的热应力，从而降低高温腐蚀的风险。

2.3材料特性

材料特性是另一个重要的因素，影响着高温腐蚀的程度。不同类型的金属和合金对于高温腐蚀的抵抗能力不同。因此，在设计和选择水冷壁材料时，需要考虑其抗腐蚀性能。一些特殊合金具有更高的抗腐蚀性能，可以在高温高压环境下提供更长的使用寿命。通过合适的材料选择，可以有效减轻高温腐蚀对1000MW燃煤锅炉水冷壁的影响。

3、优化措施

3.1改善水冷壁材料选用

选择合适的材料和采用先进的抗腐蚀技术变得尤为关键。其中，铬镍钼合金等高级合金因其卓越的耐腐蚀性能备受青睐。铬镍钼合金在高温高压环境下表现出色，能够相对稳定地抵抗酸性气体和高温腐蚀的侵蚀。这些合金的应用于水冷壁可以显著延长壁面的使用寿命，减少腐蚀所带来的损害。尽管铬镍钼合金在材料方面表现出色，但其制备和成本较高，这可能是一个不足之处。然而，通过全面的经济性和可行性分析，可以确定在特定情况下采用这些高级合金是否切实可行。此外，新型抗腐蚀涂层技术也成为改进水冷壁的有效途径。这些涂层通常由特殊的防腐蚀材料构成，能够在高温和高湿环境下提供额外的保护。这些涂层的应用可以减缓腐蚀的速率，降低水冷壁表面的损害。一些涂层还具有光滑表面，有助于减少腐蚀物质的附着，进一步降低腐蚀的程度。然而，在涂层技术方面，还存在一些挑战，例如涂层的持久性和成本问题。一些涂层可能需要定期更换或维护，这可能增加运营成本。因此，在采用涂层技术时，需要综合考虑其长期性能和经济性。

3.2 改进操作维护

通过定期进行检查和评估，可以及早发现潜在的腐蚀问题和损伤情况。这包括使用先进的检测技术，如超声波检测和磁粉探伤，以确定壁面的腐蚀程度和损伤类型。一旦发现问题，必须采取及时的维修和修复措施，以防止问题进一步恶化。这可能包括焊接、更换受损部件或应用特殊修复涂层等方法。定期清洗和除渣是另一个关键的维护步骤。水冷壁表面可能会积累各种有害物质，如灰尘、沉积物和渣滓，这些物质可能导致腐蚀加剧。定期的清洗和除渣工作可以有效地减少这些有害物质的积累，有助于维持水冷壁的清洁状态。这可以通过高压水射流、机械刮擦或化学清洗等方法来实现。清洗后，还需要仔细检查壁面，确保没有残留的污物或损伤。最后，确保火力发电厂的操作条件稳定也是降低腐蚀风险的关键因素。操作人员应密切监测锅炉的运行情况，确保温度、压力和流量等参数在正常范围内稳定运行。此外，应建立紧急响应计划，以应对可能的突发情况，如设备故障或操作异常。通过保持火力发电厂的正常运行，可以最大程度地降低腐蚀引起的严重问题，确保锅炉的安全和稳定运行。

3.3优化燃烧控制

通过精确控制燃烧过程中的氧气浓度和温度分布，可以减少有害气体的生成，从而降低腐蚀的风险。首先，使用先进的燃烧控制系统对火力发电厂的燃烧过程进行监测和调整非常重要。这些系统可以实时监测燃烧室内的温度、氧气浓度以及燃料供给情况。如果出现异常情况，系统可以立即发出警报并采取措施进行调整，以保持燃烧过程在安全和有效的状态。其次，采用燃料预处理技术也是一项重要的措施。通过在燃料预处理过程中去除有害物质，如硫和氮化合物，可以降低它们在燃烧过程中的释放量。这有助于减少腐蚀性气体的排放，降低高温腐蚀的风险。燃料预处理还可以提高燃料的燃烧效率，减少废弃物的生成。

最后，实施实时燃烧过程监测和反馈调整也是优化燃烧控制的重要部分。通过使用高级传感技术和控制算法，可以实时监测燃烧室内的条件，并根据需要进行调整，以确保燃烧过程在最佳状态下运行。这有助于降低高温腐蚀的风险，提高火力发电厂的效率和可靠性。

4结束语

通过这些优化措施的实施，可以有效减轻1000MW燃煤锅炉水冷壁的高温腐蚀问题，提高锅炉的性能和可靠性。这些措施需要综合考虑机理、影响因素和实际操作，以制定最佳的高温腐蚀防控方案。

参考文献：

[1]陈辉,韩林涛,黄林滨等.1000MW燃煤锅炉水冷壁局部高温腐蚀原因分析及优化调整[J].电站系统工程,2023,39(05):17-20+23.

[2]邹军,彭学文,曾佳微等.600 MW等级燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀现状分析[J].江西电力,2023,47(01):52-57.

[3]赵文宇.电站锅炉水冷壁管的泄漏原因及应对措施研究[J].中国设备工程,2023(01):134-136.