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电厂大型煤粉炉炉管高温抗氧化系列(一)
2022-04-15

关于锅炉

我国电厂大型燃煤锅炉主要应用的品牌有:

国内品牌:上锅(上海)、哈锅(哈尔滨)、东锅(东方锅炉厂);

国外品牌:三菱(日本)、斯坦因(法国)、巴布科克(英国)、巴威(加拿大)。

我国电厂大型燃煤锅炉按水循环方式分:

自然循环、控制循环、直流锅炉

我国电厂大型燃煤锅炉按燃烧方式分:

四角切圆、前后墙对冲、W型火焰燃烧器

燃料种类:

无烟煤、贫煤、劣质烟煤,其中的一种或几种混合煤

高温腐蚀:

无论是哪种锅炉,哪种技术、哪种燃料,炉内水冷壁都不同程度的存在高温腐蚀情况,辅食后的管壁减薄形貌较多,一般是分层减薄,特别是管壁向火侧减薄较快。

产生高温腐蚀的机理和条件

燃煤锅炉中,高温腐蚀一般分三种类型:硫酸盐型、氯化物型、硫化物型。

三种类型常发生的区域:

硫酸盐型腐蚀:高温受热面;

氯化物型腐蚀:燃烧器高温区附近的水冷壁管;

硫化物型腐蚀:水冷壁管。

硫酸盐型高温腐蚀机理:

炉内高温下,煤中的NaCl中的Na+易挥发,除一部分被熔融的硅酸盐捕捉外,有一部分与烟气中的SO3发生反应,形成Na2SO4;另一部分是易于挥发性的硅酸盐,与挥发出的钠发生置换反应,而释放出来的钾,与SO3化合,生成K2SO4。而碱金属硫酸盐(Na2SO4、K2SO4)有粘性,且露点低。当碱金属硫酸盐沉积到受热面的管壁后会再吸收SO3,并与Fe2O3、Al2O3作用生成焦硫酸盐(Na·K)2S2O7。这样一来,受热面上熔融的硫酸盐(M2SO4)吸收SO3并在Fe2O3、Al2O3作用下,生成复合硫酸盐(Na·K)(Fe·Al)SO4,随着复合硫酸盐的沉积,其熔点降低,表面温升升高。当表面温升升高到熔点,管壁表面的Fe2O3氧化保护膜被复合硫酸盐破坏,使管壁继续腐蚀。另外,附着层中的焦硫酸盐(Na·K)2S2O7。由于熔点低,更容易与Fe2O3发生反应,生成(Na·K)3Fe(SO4)3,即形成反应速度更快的熔盐型腐蚀。

氯化物型腐蚀的形成:

在炉内高温下,原煤中的NaCl中的易与H2O、SO2、SO3反应,生成硫酸盐(Na2SO4)和HCl气体。同时凝结在水冷壁上的NaCl也会和硫酸盐发生反应,生成HCl气体,因此,沉积层中的HCl浓度要比烟气中的大得多,致使受热面管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏。有研究表明,这种情况在CO和H2浓度超过一定范围的强还原性气氛中则更为强烈。

综上所述:

燃煤中的S、Cl、K、Na等物质的存在是发生高温腐蚀的内在根源。而燃用劣质煤所需要的气流扰动和较高的燃烧温度,使煤粉火焰容易刷墙以及水冷壁附近可能出现还原性气氛,为产生水冷壁高温腐蚀提供了充分条件。许多研究工作,提出了产生高温腐蚀的条件,归纳如下:

燃煤中存在一定含量的S、Cl、K、Na等可产生高温腐蚀的物质;

水冷壁附近出现还原性气氛和腐蚀性气体;

水冷壁腐蚀区域的壁温在320℃以上;

腐蚀产物的剥落,使得腐蚀能不断地渗透内层。


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