導讀

    燃煤電站鍋爐的水冷壁、過熱器、再熱器等高溫受熱面，常常因高溫氧化、腐蝕而早期失效。隨著大容量、高參數鍋爐的應用，這種高溫腐蝕現象更加明顯，并且嚴重影響了電廠的安全運行，是造成機組非正常停機的一個重要因素。

    1 高溫腐蝕產生的一般機理

    水冷壁煙氣側高溫腐蝕的過程比較復雜，目前一般認為高溫腐蝕的發生與下列因素有關：

    燃煤含硫量高；

    含有可燃物的煤粉火焰直接沖刷壁面；

    水冷壁經常處于還原性氣氛中等。

    煤的含硫量高時，水冷壁外部沉積物的化學構成易于促成高溫腐蝕的發生。

    如果水冷壁管壁外部經常遭受含有大量未燃盡煤粉火焰的沖刷，使硫化亞鐵（FeS2）隨煤粉顆粒或灰份粘附在管壁上，經爐內催化形成的原子S和SO3會使水冷壁產生高溫腐蝕；

    在缺氧的情況下如果水冷壁面附近的還原性氣體H2S和CO的含量較高時，也會使水冷壁產生高溫腐蝕。

    據研究表明，在還原性氣氛下，煙氣中H2S的濃度大于0.01%時，會對鋼材產生強烈的腐蝕作用，特別是在300℃～500℃范圍內，其腐蝕性最強。

    2 防止發生高溫腐蝕的措施

    針對燃用煤質中含硫量較高的特點，采取了具有針對性的措施，以防止鍋爐發生高溫腐蝕、避免在爐膛高溫區域出現火焰貼壁和還原性氣氛：

    1）防止水冷壁發生高溫腐蝕措施

    a.合理選取熱力參數和爐膛結構參數，爐膛出口溫度適當。

    選取合理的邊排燃燒器到側水冷壁距離，下排燃燒器到冷灰斗拐點距離，可避免火焰直接沖刷水冷壁，防止爐膛水冷壁結渣和產生高溫腐蝕。

    選取合適的上排燃燒器至屏底距離，控制屏底煙溫在較低水平，避免管屏高溫腐蝕。

    b.合理選擇優化內螺紋管的參數，能增強工質側的傳熱，降低水冷壁管表面溫度水平，防止高溫腐蝕發生。

    c.燃燼風采用優化的雙氣流結構和布置形式，燃燼風風口包含兩股氣流：中央部位的氣流是非旋轉的氣流，它直接穿透進入爐膛中心，補充燃燼所需空氣；邊部風口采用旋轉氣流，在水冷壁面形成氧化性氣氛，有效防止煤粉粒子沖刷水冷壁。

    同時，燃燼風口的布置最優化的布置形式，使燃燼風沿爐寬方向覆蓋了整個一次風，防止出現煤粉顆粒逃逸現象，可有效防止燃燒器區域靠近兩側墻處產生高溫腐蝕。

    d.優化燃燒器擴展錐的角度，防止火焰的過早擴散對水冷壁的沖刷。

    e.合理布置燃燒器，使燃燒器距離側墻以及冷灰斗具有足夠的距離，防止火焰沖刷水冷壁。

    f.優化燃盡風的布置，在布置主燃盡風的基礎上，在靠近側墻布置側燃盡風，形成低溫的風屏，保護火焰沖刷側墻。

    g.上述措施對減輕水冷壁高溫腐蝕有一定效果，但還不能根治。

    根據某電廠300MW“W”爐和某電廠600MW“W”爐燃燒高硫無煙煤的設計經驗，推薦用戶水冷壁和高溫受熱面的做抗腐蝕噴涂處理，盡管做噴涂處理的一次性投資高，但可避免因腐蝕減薄而頻繁停爐換管，對長期運行來說還是合算的。

    2）防止對流受熱面發生高溫腐蝕措施

    a.合理布置受熱面位置，使工質溫度高的受熱面處于煙溫相對較低的區域。

    煙氣從爐膛出口依次沖刷到屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器，這幾級受熱面中工質的溫度是由低到高的；另外煙溫較高區域的屏式過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器的受熱面采用順流布置，入口處的煙溫較高。

    這樣可以保證受熱面管表面的溫度處于較低的水平，較低的壁溫能夠有效的防止高溫腐蝕。

    b.采用節流圈減少管間偏差，控制受熱面壁溫水平，使其低于高溫腐蝕發生的溫度，能夠有效避免高溫腐蝕。

    c.受熱面管選材中注意采用了抗腐蝕性能良好的鋼材。屏式過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器管材都采用了大量的SA-213TP347H奧氏體不銹鋼。

    3 防止發生高溫腐蝕的實例

    1）某廠一期、二期2×300MW鍋爐

    工程設計煤種的收到基含硫量為2.9%，校核煤1含硫量為4.5%，校核煤2含硫量為2.86%。為了防止水冷壁高溫腐蝕，采用了如下一系列措施：

    （1）在水冷壁高溫區域，向火面水冷壁采用熱噴涂鋁技術，通過熱噴涂鋁的方法，在管壁表面形成一薄鋁層，靠鋁層表面形成的一層致密的Al2O3達到防腐蝕目的。

    （2）采用水平濃淡燃燒器，向火面為濃粉一次風，背火面為淡煤粉一次風，使水冷壁附近保持氧化性氣氛。

    （3）采用小切圓，每一角燃燒器分兩組水平濃淡燃燒器，較高的一次風率、周界風率及一次風速和周界風速等，以防止火焰沖刷水冷壁。

    （4）大爐膛、燃燒器分兩組等以降低爐膛壁面熱負荷。

    （5）運行時注意均勻配風，防止火焰偏斜貼壁。

    一期兩臺爐分別于1999年和2000年投產，二期兩臺爐于2004年投產，水冷壁運行情況良好。

    2）某廠一期、二期2×300MW“W”型火焰鍋爐

    工程設計煤種的收到基硫分為： 2.29%，實際運行煤質有一定波動，一般在2.5～2.7％，有時可達到4％。四臺爐投產時間為：1998年12月、1999年8月、2003年3月、2003年8月。最初投運時水冷壁沒有進行噴涂，運行一段時間后在上爐膛直管區普遍出現腐蝕減薄，主要在爐拱上方沒有衛燃帶覆蓋的區域，側墻更加嚴重，腐蝕速度達到1.5mm/年。后來電廠在水冷壁側墻做了超音速噴涂，噴涂材料為CT45（一種鎳基的鉻鎳合金），運行情況良好。在分隔屏下部也出現過高溫腐蝕，電廠于1999年對#2爐的分隔屏腐蝕區域做了一次噴涂，但該涂層只防腐不防磨，在運行一段時間后就被磨掉了，2004年電廠又找國內另外一個廠家做了噴涂，這次的噴涂材料不僅防腐，還耐磨，運行效果良好。

    綜上所述，根據實際設計燃用高硫份煤質電廠鍋爐的經驗：

    1. 精心設計鍋爐爐膛、燃燒設備，并精心組織燃燒，避免火焰刷墻、爐膛壁面出現還原性氣氛，同時可適當采取有效的水冷壁噴涂措施，可有效降低水冷壁高溫腐蝕。

    2. 避免在高煙溫的燃盡區布置過熱器受熱面，高溫段過熱器、再熱器采用抗腐蝕性能良好的材料，設計中盡量減少管間偏差、降低管壁溫度，可有效降低對流受熱面高溫腐蝕。

    3. 并同時推薦用戶采取有效的噴涂措施，可以更好的防止鍋爐高溫腐蝕。

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責任編輯：劉洋

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