生物质锅炉低温过热器泄漏原因分析与对策

生物质锅炉低温过热器泄漏原因分析与对策

袁廷刚

（贵阳息烽永阳热电有限公司 贵州 息烽 551100）

摘要：本文根据生物质燃料及其锅炉运行特点，分析出低温过热器腐蚀磨损导致泄漏原因，有针对性地提出整改措施，解决低温过热器腐蚀问题，提高机组运行水平。

关键词：生物质锅炉；低温过热器；腐蚀磨损；对策

引言：

生物质能是可再生能源，是解决能源及环境问题的有效途径之一，但是，生物质锅炉在实际运行中尾部受热面腐蚀磨损造成爆管，是影响机组可靠经济运行的重要原因之一，本文根据该生物质锅炉实际运行情况，分析低温过热器泄漏原因，从燃料采购源头、运行调整、设备改造等各个具体环节，提出实际可行的应对策略，有效解决长期困扰的低温过热器腐蚀泄漏问题。

一、概述

某公司建设有1×150t/h高温高压循环流化床生物质锅炉+1×30MW抽汽凝汽式汽轮发电机组。锅炉为高温、高压（540℃、9.8MPa）纯烧生物质循环流化床锅炉，锅炉型号为HX150/9.8-Ⅳ1型。锅炉低温过热器位于尾部对流竖井烟道高温过热器之后，低温过热器由一组沿炉体宽度方向布置的80片双绕水平管圈组成，卧式、顺列、逆流布置，规格为Φ38mm×5mm双绕蛇形管束，材质为15CrMoG，低过管组前排管子迎风面采用防磨瓦作为防磨保护措施；尾部烟道受热面采用蒸汽吹灰，汽源取自低过出口至屏过连管。

2022年7月25日锅炉低过首次出现爆管（累计运行8738小时），以后每月发生一次爆管，由于空间狭小，无法换管，采用割管堵漏方式处理，由于低过整体腐蚀严重，2023年2月20日完成对低过管束的整体更换，蛇形管材质由15CrMoG升级为12Cr1MoVG,4月5日锅炉投行，2023年10月19日低过出现首次爆管（累计运行3646小时），割管堵漏16根，11月13日、12月15日低过爆管分别停炉进行割管堵漏处理，截止2023年12月20日低过已有36根泄漏割管处理，占总160根的22.5%。锅炉低温过热器运行短时间内就出现连续爆管，大大降低锅炉运行可靠性及经济性，增加了运维人员劳动量。

二、现场检查及相关分析数据情况

1、项目公司检查情况：利用每次停炉机会进入检查，发现低过整个管束都存在不同程度的腐蚀，腐蚀坑密集直径不大，爆管处在从上至下前三根的迎风面，水压试验泄漏处也在迎风面或靠近迎风面的侧面，泄漏处离吹灰管左右约500mm范围内。

2、运行数据：从更换低过后4月5日投运到12月20日，检查主汽压力最高9.1MPa、低过璧温最高444℃、低过出口汽温最高463℃、给水温度最高227℃参数均无超标；高过前烟温最高767℃，低过前烟温最高652℃，均未超过设计烟温值；吹灰蒸汽压力2.4MPa；检查汽水品质化验台账，指标均正常。

3、燃料及灰块化验数据

2023年11月请电科院对燃料样及低过灰块样化验，由于对方无法对生物质燃料进行元素分析（因燃料中含有海绵、橡胶、泡沫、塑料袋及生活垃圾等），只对灰块样进行了化验。化验报告显示氧化钠、氧化钾、氧化镁合计含量11.09%，与设计值（11.9%）接近；氯9.5%，硫酸酐22.26%，合计含量比设计值（1.88%）高出10倍以上。

4、金相分析及EDS能谱分析

2023年10月19日低过爆管后，低过厂家对腐蚀的低过样品做了金相分析，并请某省科学院做了EDS能谱分析，结论如下：

（1）厂家金相分析

1) 管子金相检测后，组织无明显异常；

2) 管表面存在有深坑，深坑分布密集，深度深；从横向纵向测量的厚度得出，管壁厚度绕周长一半薄（最低 1mm 以下），一半厚（3mm 以上）；存在腐蚀和迎风面冲刷。

（2）科学院EDS能谱分析

燃烧过程中形成了氯化氢、硫化物、氢氟酸等酸性气体及粉尘，氢氟酸、熔融氯盐和硫酸盐会加速锅炉管的腐蚀进程。

三、原因分析

综上分析，运行参数上基本无问题，汽水指标合格，并经割管检查，低过蒸汽侧未发现腐蚀现象，低过腐蚀重点在其烟气侧，主要原因为：

1、低过厂家金相分析与现场生产人员进入锅炉检查的情况基本一致，管束迎风面减薄，泄漏点也在迎风面并在蒸汽吹灰50cm附近，存在吹灰蒸汽冲刷及烟尘冲刷原因；

2、从灰块成分分析与设计值进行比较得知，入炉燃料中含有海绵、橡胶、泡沫、塑料袋及生活垃圾等，硫、氯含量存在超标可能，且电科院对灰块的分析与科学院的分析基本一致，印证了入炉燃料硫、氯元素超标，根据灰块化验数据，碱金属（钠钾镁）含量11.09%超过3%（脏污指数）就会造成结块附着在管束上，含碱金属是生物质特有性质，不易改变；硫酸盐及氯含量共计达31.76%超过3%（腐蚀指数）会造成快速腐蚀。

四、对策与建议

1、吹灰蒸汽冲刷问题

将低过部位吹灰蒸汽压力由2.4MPa调整至1.5MPa，运行中注意观察低过堵灰情况，若未出现堵灰，可以再次适当调低该吹灰蒸汽压力，若出现部分堵灰现象，可以适当增加该部位的吹灰次数或微提吹灰蒸汽压力，不断微调，最终达到平衡点。

2、烟气流速高对受热面的冲刷问题

锅炉随着运行时间增加，炉膛积累石块、铁件、铝件增加，排渣困难，为保证流化，运行人员将流化风量从刚启炉时的40000m³/h逐渐增加至近50000m³/h，炉前料仓返烟也随着增加，需增加引风量，导致烟气流速增加，增大对受热面的冲刷，因此建议：

（1）采购的生物质燃料保持纯净，减少或杜绝石块、铁件、铝件数量，减少粗、长尺寸燃料；

（2）料场燃料掺配时注意捡粗长燃料，及大石块等杂质；

（3）锅炉运行及时进行床料置换，保证炉膛床料的活性和流化；

（4）锅炉流化正常工况下，尽量降低流化风量在4万Nm³/h以内运行，根据排渣情况可以临时大风量扰动，排渣完毕后要及时恢复原风量运行；

（5）根据炉前料仓返烟情况勤调整炉膛负压，尽量调低炉膛负压运行，减少引风量，降低受热面烟尘流速。

3、烟气粉尘浓度高对受热面的磨损问题

（1）采购燃料尽量纯净，减少或杜绝燃料携带水泥、沙土等，降低燃料灰分；

（2）采购新低过管束时，要求对迎风面较近的4-6根管进行堆焊或做其他防磨处理。

（3）低过新管束更换前，建议取消低过吹灰管左右约500mm范围的低过防磨瓦，采购不锈钢板（单块规格1000×500×4mm）制作成n型防磨瓦罩住上面4根低过管束（如图1），并做好防变形措施，避免吹灰蒸汽、烟气粉尘对低过的直接冲刷。

图1 低过防磨瓦改造效果图

4、低过腐蚀问题

（1）加强燃料采购管理，杜绝燃料中夹带生活垃圾、橡胶、塑料、泡沫及海绵等含氯、含硫杂质；

（2）尽快采购新低温过热器管束进行整体更换，新管束材质应具有更好的防腐效果（如TP347H、TP316等）。

结束语：

通过严格执行上述应对措施，该锅炉低温过热器爆管周期从原来的近一个月已延长至两个月左右，延长了机组运行时间，提高了机组可靠性，并减少了运维人员劳动量。若要改善该锅炉低温过热器普遍腐蚀问题，提高机组运行可靠性及经济性，必须尽快更换更具防腐防磨效果低过新管束，并从源头燃料采购到生产运行调整等各个环节进行有效控制，低过管束的腐蚀问题基本能得到彻底解决。

参考文献：

[1]支元珍.生物质锅炉高温过热器腐蚀原因分析及对策.科技创新与应用. 2020.14 .

[2]薛焕新.生物质锅炉“四管”泄漏与防磨研究.机电信息 .2015 . 24.