余熱鍋爐腐蝕原因及處理方法

發布日期：2015-8-3  信息來源：本站原創

        由高溫腐蝕引起的余熱鍋爐水冷壁爆管事故的頻繁發生，不僅造成了巨大的經濟損失，同時也影響到整個電網的安全穩定運行。因此，宏發機械研究高溫腐蝕的機理、針對腐蝕的特點并根據余熱鍋爐的運行方式和設備狀況具體分析高溫腐蝕的原因，尋求防止和解決余熱鍋爐水冷壁高溫腐蝕的途徑是當前緊迫的任務。
　
1、管屏式余熱鍋爐省煤器的特點 　　
        能承受高壓，不怕產生水沖擊，不容易積灰堵塞煙道；但蛇形管難以清洗，鋼管不耐腐蝕，對水質的要求比較嚴格，所以，給水必須經過軟化和除氧處理。為防止管外壁受腐蝕，要求給水溫度比煙氣露點高5～10℃，水速不應低于0.3～0.44米／秒。管屏式余熱鍋爐省煤器，可制成沸騰式或非沸騰式的。二者在結構上沒有什么區別，僅在管路連接上有些差異。沸騰式余熱鍋爐省煤器出口與汽鼓之間沒有任何閥門，以便順利地將余熱鍋爐省煤器中產生的蒸汽引入汽鼓，只在余熱鍋爐省煤器人口聯箱前，相應地裝有閥門。沸騰式余熱鍋爐省煤器無論對水還是煙氣，一般都不需要切斷，所以一般都不設旁路煙道。管屏式余熱鍋爐省煤器制成沸騰式省煤器時，水的溫度可以在余熱鍋爐省煤器內加熱到飽和溫度，一部分水汽化蒸發為蒸汽，這部分汽量占總水量的10～15％，最高可達25％。目前電廠運用的70t／h余熱鍋爐，并配一臺25MW蒸汽輪發電機組，鍋爐在啟動或停爐過程中，由于鍋爐不需要上水或不需要連續上水，由于其汽水管道的循環沒有建立，即鍋爐給水處于停滯狀態，此時省煤器內的水處于不流動的狀態，對余熱鍋爐省煤器的冷卻效果很差，隨著余熱鍋爐燃燒的加強，煙氣溫度的提高，余熱鍋爐省煤器內的水容易產生汽化，使余熱鍋爐省煤器的局部處于超溫狀態。為了防止這種情況的發生，此時可將再循環門打開，利用汽包與余熱鍋爐省煤器中工質的密度差，在汽包→再循環管→省煤器→省煤器引出管→汽包之間，形成自然循環，使余熱鍋爐省煤器中的水有所流動，提高對煤器的冷卻效果，達到保護省煤器的目的。使余熱鍋爐省煤器內的水處于流動狀態，避免其汽化。
　　
2、余熱鍋爐省煤器管屏腐蝕原因分析
        (1)高溫硫化是指高溫下金屬與硫反應而導致的腐蝕，通常是指高溫下金屬與氣體硫、有機堿發生高溫硫化需要還原性氛圍，在此環境中氧氣分壓很低，硫分分壓很高，金屬硫化反應的速率比氧化反應大得多，同時對大多數余熱鍋爐省煤器管屏來說，硫是一種更強烈更具腐蝕性的氧化劑，硫化腐蝕危害更大。氧化性含硫環境中，雖然也有硫化腐蝕的發生，但是腐蝕以高溫氧化為主。
        (2)給水品質不良。當給水除氧不完善時，進入余熱鍋爐省煤器的水在受熱后放出氧氣易于附著在管內表面，造成局部的點狀腐蝕或結垢。由于腐蝕產物結構疏松多孔，不能阻止腐蝕介質的侵入，使得腐蝕不斷向基體金屬發展，腐蝕不斷加劇。隨著腐蝕進行的同時，生成的腐蝕產物受到氧氣的氧化重新轉化成了鐵的氧化物，其又可以繼續與腐蝕介質發生反應。
        (3)在余熱鍋爐省煤器管壁受到腐蝕后將進一步發生結焦，結焦后，由于余熱鍋爐省煤器管壁的換熱效果減弱，造成余熱鍋爐的給水參數降低，最終導致余熱鍋爐的出口參數降低，嚴重影響余熱鍋爐效率，
        (4)進口煙氣溫度越高，各管排的換熱量越大，煙氣溫度波動最大和最小時，導致的換熱量最大，通過對比分析與最小的比值能達到3倍；沒有腐蝕或磨損的管排換熱量幾乎不變，且腐蝕或磨損的換熱量大大降低，幅度約為70％：腐蝕或磨損的管排數越少，該腐蝕或磨損的管排上的換熱量越小，熱量分配越不均勻：煙氣進口溫度在設計值上下波動時，可以發現最后五排管子的換熱量隨著波動越大而分布越均勻，但是波動值較大。
        (5)從事故調查情況看，給水中的溶解氧來自三方面：熱力降氧器內水溫較低(70～90℃)，水的除氧不徹底，余熱鍋爐給水中含有一定的溶解氧；從汽輪機回來的蒸汽凝結水進入除氧器后，因加熱不足而已經淋水盤向下落的過程中變成了小霧滴，小霧滴與大氣直接相通，故而又增加了凝結水中的含氧量；鈉離子交換水帶進除氧器中的溶解氧。這些水中的溶解氧隨余熱鍋爐給水先進入低溫段省煤器內，余熱鍋爐省煤器外壁受高溫加熱，使水中溶解氧擴散速度加快，因而加速了低溫段省煤器內的化學腐蝕過程。
        (6)碳鋼在氫氧化鈉的水溶液中產生的應力腐蝕，使金屬本身產生裂紋，發生脆性斷裂，大多數汽包鍋爐的水冷壁和聯箱是用低碳鋼制造。運行時，如果在水冷壁和聯箱局部位置出現游離濃堿，同時又受到拉力作用，就會產生堿脆。
　　
3、余熱鍋爐省煤器管屏腐蝕處理方法
        為了徹底解決腐蝕這一問題，宏發機械利用水熱媒技術對余熱鍋爐原有的省煤器系統、蒸汽過熱系統和鍋爐上水系統進行了徹底的改造，在不改變系統工藝條件的情況下，既避免了余熱鍋爐省煤器的腐蝕問題，又最大程度地回收了煙氣的熱能。
        1）將熱管元件改為夾套式熱管，由內管、外管以及內外管之間一定量的工質制作成夾套式熱管元件，并且熱管元件水平放置，內部的工質處于真空狀態。其工作原理是：外管吸收煙氣熱量，內部的液態工質蒸發成蒸汽，蒸汽加熱內管中的給水，釋放熱量，同時凝結成液體。如此往復循環，使煙氣的熱量源源不斷地加熱給水，熱管以相變傳熱的方式進行工作，傳熱效率很高。
        2）改造余熱鍋爐省煤器系統結構。將原有的余熱鍋爐省煤器系統按煙氣流向分為三部分：低溫過熱器、省煤器和煙氣換熱器，以最大限度地回收熱能；引入150℃左右的低壓除氧水作為水熱媒介質，與上述各部分換熱；鍋爐給水泵的出口增設兩臺給水換熱器，通過余熱鍋爐省煤器分別與鍋爐上水、外取熱器和油漿蒸汽上水進行換熱，實際運行中，根據需要首先保證鍋爐上水溫度不低于150℃，從而避免余熱鍋爐省煤器的低溫露點腐蝕，
        3）增設了水路旁通復線。為了滿足不同的運行工況下余熱鍋爐省煤器安全正常工作，該系統中增設了水路旁通復線，通過調節水路復線上的旁通閥可調節熱管省煤器的運行參數，從而避免低負荷下發生露點腐蝕。這樣不僅解決低溫露點腐蝕問題，也徹底杜絕換熱管腐蝕穿孔現象，而且減輕換熱管積灰，降低煙氣流動阻力，從而延長余熱鍋爐省煤器的使用壽命，提高裝置運行的經濟性。
        4）余熱鍋爐省煤器采用結構緊湊，具有自清灰能力的螺旋肋片管省煤器代替光管省煤器。肋片背部的流場發生改變，使靠近管壁的灰濃度降低，從而減輕了由于負壓和粘附作用引起的積灰。
　　
        余熱鍋爐省煤器所處環境十分惡劣，因而其腐蝕機理很復雜，至今人們還不能對省煤器管屏的腐蝕給予完整的解釋，針對實際情況介紹了各種腐蝕的簡單機理。對水冷壁管涂層。采用一次風反切和側邊風等措施都可以有效地降低余熱鍋爐省煤器管屏的腐蝕。

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