火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护分析

火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护分析

彭龙飞 闪恒杰 郭文海

华能沁北发电有限责任公司 河南省 济源市 454662

摘要:在火电厂运行的过程中，锅炉水冷壁，高温腐蚀问题是最经常出现的一种，在许多火电站都存在着不同程度的腐蚀问题，如果不进行及时的解决，会给后期的火电厂安全生产带来影响。本篇文章针对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行了分析，制定了有效的防护措施，希望可以有效解决该问题。

关键词:火电厂；锅炉水冷壁；高温腐蚀；防护对策

引言

社会在快速向前发展，在社会生产过程中，电力能源发挥了非常重要的作用。随着社会发展的步伐越来越快，人们的生活和工作对于电力的需求也在与日俱增，这无形中增加了电力工业的生产负荷。在火电厂运行的过程中，锅炉水冷壁高温腐蚀问题是比较常见的一种，通过对该问题进行研究分析，制定有效的防护措施，这对于火电厂未来的运行具有重要的意义。

一、水冷壁高温腐蚀的危害

(一)容易发生突发性爆管事故

锅炉在燃烧时，煤炭充分燃烧会生成大量的灰，这些物质对水冷壁管会起到一个撞击的作用力，从而对水冷壁管的表面就会起到切削的作用，长时间就会减少管壁的厚度和强度。火电厂在运行的过程中，如果发生了爆管的事故，那么锅炉就必须停止运行进行及时的抢修，无形之中提高了火电厂的生产成本，这对于火电厂未来的生产进度也具有极大的阻碍。

(二)使管壁变薄

由于管壁受到了长期的腐蚀和磨损，锅炉水冷壁管的厚度越来越小，受到严重腐蚀的部位厚度会更小。这些问题得不到解决，会严重影响锅炉的安全运行，这也为火电厂的生产埋下了安全隐患。

二、水冷壁高温腐蚀的类型与机理

(一)氯化物型高温腐蚀

煤处于燃烧的时候，许多氯化钠会在这个过程中蒸发，最终发生化学反应生成氯化氢。在水冷壁管的受热面会存在一层氧化膜，而氯化氢会对这层氧化膜进行破坏，从而发生反应产生氯化亚铁，氯化亚铁在经过后续反应之后会挥发，在挥发的过程中，水冷壁管当中的金属基体层就会被暴露出来，氯化氢也会对水冷壁管造成腐蚀，从而降低水冷壁管的耐腐蚀性。

(二)硫酸盐型高温腐蚀

火电厂在生产运行的过程中，当水冷壁管的整体温度处于315摄氏度到415摄氏度的时候，水冷壁管的表面会存在着三氧化二铁。三氧化二铁本来是正常的存在，但是在燃烧的过程当中会形成氧化钠和氧化钾，这两种物质在水冷壁管上会凝结，此时在与烟气当中所存在的亚硫酸反应就会生成硫酸镁^[1]。这些物质经过长期的堆积会形成灰质层，在最外面一层会形成灰渣，烟气当中所存在的二氧化硫也会和其中的物质进行反应，最终生成复合硫酸盐。当堆积物过多的时候，物质就会从水冷壁管上脱离，整个过程反复的发生，不进行解决就会造成恶性循环。

(三)硫化物型高温腐蚀

火电厂在生产运行的过程中，燃烧的时候，硫铁矿当中所存在的二硫化铁会在水冷壁管上附着。由于燃烧反应的发生，水冷壁管受热，二硫化铁就会分解成硫和硫化亚铁，其中所存在的硫又会和金属发生一系列的反应，最终生成硫化亚铁^[2]。在经过一系列的化学反应之后，硫化亚铁由于受到氧化作用会生成硫酸铁，硫酸铁会对管壁进行腐蚀。当温度低于345摄氏度之下，腐蚀的程度是非常快的。

三、水冷壁高温腐蚀的原因

(一)高温

火电厂在运行的过程中，由于受到了高温火焰的影响，会进一步加剧水冷壁管的腐蚀程度。在高温条件下，硫酸盐会被分解，进一步提高了腐蚀的速度，除此之外，在燃烧反应发生的过程中，有一部分煤粉没有进行充分的燃烧，这些煤粉对水冷壁管会造成一定的冲击力，进一步提高了扶持的速度^[3]。当水冷壁管的局部温度处于比较高的状态下，也进一步加剧了附着在管壁上的物质进一步分解。

(二)存在还原性气体

在燃烧反应发生的过程中，其中存在一部分的煤粉没有进行充分的燃烧，这就导致在烟气的过程中存在着氢气和一氧化碳，这些气体都是典型的腐蚀性气体，如果不进行及时的排除或者是充分的反应，就会腐蚀水冷壁管^[4]。当烟气当中的一氧化碳浓度越来越高的时候，水冷壁管的腐蚀程度也会越来越高，当其中的硫化氢浓度达到一定标准时，就会发生严重的腐蚀问题。

(三)燃煤品质不佳

煤在燃烧的过程当中，会存在大量的碱金属和氧化物，这无形中也会进一步加剧水冷壁管的腐蚀。燃烧物质当中的硫化氢浓度比较高的时候，经过燃烧反应以及其它的化学反应会生成硫化物，这些物质会破坏水冷壁管的氧化保护层。煤在燃烧的过程中，如果颗粒越来越大，就会导致不充分的燃烧越来越多，很容易生产出大量的还原性氢气。

四、水冷壁高温腐蚀的防护对策

(一)应用热喷涂

为了进一步解决水冷壁管出现腐蚀的问题，可以应用热喷涂防护水冷壁管。采取电弧喷涂的方式，可以形成水冷壁管低孔隙率，进一步提高物质反应的结合强度，减少其中的物质对氧化物保护层的影响。如果应用离子喷涂孔隙率，整体的反应会保持在4%到5%左右，如果应用电弧喷涂的方式，整体的孔隙率会达到6%到8%。除此之外，还要进一步考虑到电弧喷涂的成本以及安全性问题，充分利用能源的应用效率，提高燃烧反应，减少不充分燃烧所产生的物质

^[5]。当燃烧的条件越来越充分的时候，反应所生成的物质也会越来越少，水冷壁管所受到的腐蚀程度自然会有所降低。

(二)改善还原性气氛

通过采取还原性的气氛，可以有效降低水冷壁管的腐蚀问题。在水冷壁管上增设一些烟气的监测点，以便于可以对燃烧的条件进行及时的优化调整，减少烟气当中所存在的一些化学反应物质。针对锅炉负荷的变化进行动态监测，以便于可以对进风口和出风口的量适当的调整。

(三)强化给水控制

火电厂在整体运行的过程当中，可以进行强化给水控制，根据实际的燃烧情况，使得水冷壁管的内部水流速度进一步提高。与此同时，也要考虑到给水的整体品质，避免在水冷壁管内形成污垢的问题发生。综合考虑多种实际运行情况，站在不同的角度对问题进行解决，综合应用高温低氧技术和强化给水控制^[6]。对锅炉水冷壁管进行问题解决的过程中，需要考虑到腐蚀的类型，针对不同类型需要采取不同的措施，从而才可以从根源上对锅炉爆炸事件进行解决。

结语

综上所述，火电厂锅炉燃烧的过程当中，会涉及到许多复杂的反应，这些反应当中会对水冷壁管造成腐蚀作用，如果不及时的处理，就会影响到火电厂后续的生产运行工作。了解锅炉水冷高温腐蚀对于火电厂的危害，针对不同的高温腐蚀问题分析原因，制定有效的解决措施，从根本上提高火电厂的运行安全性和稳定性。

参考文献

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