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410t/h锅炉水冷壁腐蚀爆管分析及预防
发布时间：2013-06-12 15:27 来源：未知
1、引言
某发电厂的1台WG2-410/100-7型单汽包自然循环高压锅炉于1994年5月投产，其水冷壁管材质为#20钢，规格为∮60x5 mm。2004年1月，位于锅炉前墙7m层的水冷壁管向火侧爆破，开度约60x40mm，爆破口边缘附近的管壁有明显腐蚀坑，减薄处厚度2.5 mm．腐蚀坑上有一处裂纹，管外壁结渣较多。
金相分析结果：爆口无明显塑性变形；显微观察爆口内壁微贫碳区，有明显的脱碳现象，裂纹为延晶应力腐蚀裂纹，爆口属脆性损坏；外壁金属无明显脱碳现象。
经测定，该水冷壁管向火侧的垢量高达6792g/m2，其中含铜量为239.0g/m2。腐蚀坑附近的垢样成分为：Cu0 51.0 %,Fe203 42.1 %,Si02占3.2%.
2003年1月锅炉7m层水冷壁管外表面多处被掉渣砸伤，曾停炉焊补，当时测定其水冷壁管垢量为150.4g/m2，含铜量为23.3g/m2。至2004年1月一年期间，垢量增加528.8g/m2，含铜量增加217.7g/m2，表明期间锅炉水冷壁管腐蚀和铜的沉积非常严重。
2、机组水汽品质
该锅炉补给水为二级除盐水，给水采用加氨及联氨处理，pH控制在8.8～9.3，炉水采用低磷酸盐加药处理，pH控制在9.3以上。2003年1至11月机组运行各项汽水品质合格，其中给水含铜量在2 5～3.6ug/L范围内，给水含铁量在7.9~21.3ug/L范围内，热力系统的金属材料在运行期间的腐蚀得到较好控制。但该机组于2003年12月23日至2004年1月2日运行期间，凝汽器铜管持续着泄漏，凝结水过氢电导率、硬度及给水的硬度均超标，具体数据见表1。
由表1可以看出，期间凝结水的硬度已超过一级处理值，按规定应在72 h内恢复正常，凝结水的过氢电导率也超过三级处理值，按规定应在4h内恢复正常，否则应停炉处理。实际因各种原因，未能在该期间使水质恢复正常，也未停机处理，水汽系统的金属材料因此一直处在快速的腐蚀、结垢与积盐，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
自1999年开始，该机组停运时，采用在滑停期间加十八烷基胺并热炉放水保养，锅炉上水采用加氨调整。2001年11月给水加联氨技改项目实施后，锅炉上水改为加氨及联氨调整，pH控制在9.3以上，联氨控制在30mg/L左右，锅炉停运保护已见成效：锅炉启动时炉水含铁量从1000~3000ug/L，降至110～200ug/L。但因汽机侧高压加热器、除氧器给水箱的给水未全部放于，当停用时间长时，空气中的C02及02会加剧这些部位的腐蚀，机组启动时给水的含量还无法控制在100ug/L以内。自2001年下半年开始，停机时对凝汽器汽侧铜管进行灌除盐水查漏，在溶02及游离C02的作用下，铜管汽侧的腐蚀大大提高。另外，机组启动阶段蒸汽中的氨含量达10 mg/L左右，一部分氨通过向空排气阀排走，另一部分氨则进入凝汽器，在空抽区富集，对凝汽器铜管产生氨腐蚀。可见，机组停运期间汽机侧的腐蚀尤其是铜合金的腐蚀较严重，使机组的启动水质较差，具体数据见表2。
由表2可以看出，刚启动时凝结水及给水的含铁量分别超过80ug／L和100ug／L，凝结水及给水的含铜量超过30ug／L，在点火启动8h内，凝结水含铁量仍超过30ug/L，给水含铜量仍超过5ug／L，均未能达到机组启动的控制标准。当这些铜铁腐蚀产物随给水进入锅炉时，会沉积在锅炉的水冷壁受热面上，加速水冷壁管的腐蚀与结垢。
3、腐蚀爆管原因分析
2003年该锅炉持续运行时间较往年长，锅炉蒸发量也较往年高，有时也超过410 t/h，锅炉的热负荷因此较高。资料表明，锅炉在高热负荷下运行，炉管的的电化学腐蚀与垢下腐蚀会大大加快，氧化铁垢、铜垢形成速度会迅猛增长，垢量因此快速增大。
3.1 炉管发生铜与铁的电化学腐蚀
水冷壁热负荷高，炉水中的铜离子容易在管壁上得到电子析出金属铜(Cu2++2e=Cu)；与此同时，在邻近区域上发生着铁失去电子的腐蚀( Fe =Fe2+2e)，反应所产生的腐蚀产物覆盖在金属表面，形成垢。热负荷越高，炉管上的铜垢及氧化铁垢的沉积速度就越快。
3.2炉管发生沉积物下炉水浓缩腐蚀及炉水过热水蒸汽腐蚀
当水冷壁热负荷高且结垢量较大时，沉积物下的炉水高度蒸发浓缩形成浓炉水。
2003年12月份凝汽器泄漏，漏进的氯化物会在炉管沉积物下发生浓缩水解产生浓酸，破坏水冷壁管的FC304保护膜，其反应式为：
综上分析，该锅炉自2003年以来，由于热负荷高及机组启动时给水铜铁含量高，在焊口附近、炉管弯曲的部分以及炉管局部过热等部位发生炉水的铁、铜氧化物的快速沉积，沉积物下的炉水因炉管过热引起局部浓缩，进而产生沉积物下脆性腐蚀。由于炉管腐蚀减薄及裂纹的产生而导致爆管。
4、预防锅炉水冷壁腐蚀爆管的措施
4.1 尽可能避免锅炉水冷壁管高热负荷运行
(1)控制锅炉在额定蒸发量下运行，防止锅炉超额定出力运行；
(2)锅炉大修时．做好冷态空气动力场试验，尽量保证火焰中心不偏离；
(3)锅炉运行时，应控制好氧量及调整好炉温，尽可能保证火焰切圆燃烧，避免煤粉刷墙及锅炉结渣；
(4)锅炉结渣时，应及时清除。
4.2努力减少给水钢铁含量
(1)严格按照《火力发电厂水汽化学监督导则》(DL/T 561-1995)开展运行汽水监督，确保汽水品质合格，减少运行期间热力设备的腐蚀；
(2)加强机组停运保护，使用专用加药设备往除氧给水管道上加入十八烷基胺药液对机组保养，并尽可能放水干燥保养，以减少停运腐蚀；
(3)尽量缩短凝汽器汽侧灌除盐水查漏的时间，并在查漏结束后及时将除盐水排空，以减少凝汽器铜管的腐蚀；
(4)机组启动时，应加大锅炉向空排气，保证蒸汽氨含量不大于2 mg/kg时才可并汽；
(5)机组启动时，凝结水铁≤80ug／L，铜≤30ug/L，硬度≤10.0umol/L，二氧化硅≤80ug／L才能回收；
(6)机组启动时，高、低压加热器的疏水含铁量不大于400ug/L时才可回收。
4.3严防凝汽器泄漏
(1)对凝汽器铜管实施阴极保护，减少铜管腐蚀；
(2)加强凝汽器泄漏监督，发现凝结水过氢电导率≥0.3ug/cm时应全面分析系统汽水品质，经判断为凝汽器泄漏时应及时降负荷查找并堵漏，严防凝结水、给水水质劣化；
(3)凝汽器泄漏时应加大化学加药量，加大排污，尽量保证炉水、蒸汽品质合格。
4.4加强大修检查与分析
(1)按照《防止火电厂锅炉四管爆漏技术导则》重点检查锅炉水冷壁管，发现管子出现质量问题应给予更换；
(2)炉管结垢量达到酸洗控制标准时应安排酸洗，确保水冷壁管干净无垢；
(3)水冷壁割管应具有代表性，建议割取锅炉四面墙有焊口的水冷壁管检查。
5、结束语
当锅炉水冷壁热负荷高及给水铜、铁含量高时会使锅炉水冷壁管腐蚀加快，并在水冷壁受热面上快速沉积氧化铁及铜垢，进而发生垢下脆性腐蚀直至爆管。因此要求锅炉、汽机、化学岗位人员通力合作，共同做好锅炉燃烧工况的调整和热力设备的防腐、防垢工作，尽可能地避免锅炉水冷壁腐蚀爆管。
富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要以生物质颗粒燃料为主要燃烧物。
