电厂锅炉四管腐蚀与磨损形成机理

1、电厂锅炉四管腐蚀与磨损形成机理一、电厂锅炉存在的腐蚀磨损问题我国火力发电厂很多，它对国民经济的发展起到了很大的推动作 用。但是，在火力发电厂中，高温高压锅炉的水冷壁管、过热器管、 再热器管、省煤器管（简称锅炉四管）的腐蚀磨损问题是长期困扰电 厂的经济和技术问题。高温腐蚀和冲蚀磨损使管壁减薄，严重者会造 成四管”的泄露，大大增加了电厂的临时性检修和大修的工作量，给 电厂造成很大的经济损失。锅炉四管”的防护就成为电力行业急待解决的难题。近年来，由于高温、高压、腐蚀、磨损和疲劳等原因引起 电厂锅炉 四管”早期爆管呈逐年上升的趋势。我国是一个以火力发电 为主的国家，据调研，大港电厂 3号机组意大利进口

2、的锅炉，1991年 9月投产，1995年大修期间发现水冷管壁减薄现象，一次就换管2000米；1996年小修期间，又发现大面积减薄，进行了大面积换管。西柏 坡电厂锅炉水冷壁材料为20号钢，水冷壁温度400度以上，锅炉运行 一年后，水冷壁钢管平均减薄1.01.6m m,锅炉每九个月小修一次， 三年大修一次，因此每次小修都要更换水冷管壁。据统计，1982年至1985年四间，我国50MW以上火力发电厂共发生锅炉事故 949起，其 中四管”泄露事故占305起，占事故总数的32%。仅西北电网1988年 就发生 四管”泄露事故150起，占全年锅炉事故239起的62.7%。由于 锅炉管道的高温腐蚀、冲蚀引起的

3、损失是多方面的，除了更换新管和维修锅炉造成的经济损失外，锅炉停运造成的损失也是巨大的。有关 文献报道，我国100MW以上机组锅炉 四管”爆管事故造成的停机抢修 时间约占整个机组非计划停用时间的 40%左右，占锅炉设备本身非计 划停用时间的70%以上。另外，锅炉的突发性爆管事故对电厂大安全、 稳发电的危害是十分严重的。根据1992年我国火力发电设备事故的统 计表明，当年锅炉事故占全部发电事故的56%，而锅炉 四管”爆破问题却占到了全部锅炉事故的 64%，其中水冷壁占了 27.8%。产生事故 的原因除了管材的焊接质量外，主要是由于锅炉腐蚀、磨损等引起， 锅炉管道的腐蚀问题是久未解决的技术问题。高温

4、腐蚀和冲蚀使管壁 减薄，严重者会造成 四管”的泄露，大大增加了电厂的临时性检修和 大修的工作量，给电厂造成很大的经济损失。紧急锅炉停炉抢修不仅 打乱了电厂的正常发电秩序，减少了发电量，而且增加了工人的劳动 强度和额外的检修费用，同时也干扰了整个地区电网系统的正常调度， 影响当地的工农业生产，所造成的社会效益损失更为巨大。通常爆管后更换管子费用特别昂贵，常常需要花上数十万元，大 大地提高了锅炉运行的成本，而且电站暂停运行，会造成其它多方面 的损失。采用这种切割、换管、然后焊接的方法，非常费时、费工、 费料。锅炉运行时，不仅处于高温高压条件下，同时还接触腐蚀性的 燃料和气体，因此极易发生腐蚀，特别

5、时高温腐蚀对锅炉的正常运行 和使用寿命影响很大。水冷壁的高温腐蚀就是其中之一。我国动力用煤的质量偏差，其含灰量与含硫都较高，而且一般电站锅炉燃用煤种 又多变，所以经常发生炉内水冷壁沾污或结渣现象，而沾污或结渣的 水冷壁又易形成高温腐蚀。水冷壁的高温腐蚀时一个极其复杂的物理 化学过程，它首先于五、六十年代发生在液态排渣锅炉上。我国最早 发现火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀是在六十年代初期，发生在宝鸡电厂 的捷克生产的四台液态排渣煤粉炉上。但是，近年来随着锅炉参数的 不断增大和燃用煤质的恶化，在一些固态排渣锅炉的水冷壁上亦出现 了较重的高温腐蚀现象。研究表明，只要水冷壁管上有结积物，周围 气氛和管壁温度达

6、到一定条件，任何型式、参数和容量的锅炉都会发 生这种腐蚀。如马头电厂的前苏联制造的En 670/14型自然循环固态排渣煤粉炉、上海石洞口和江苏谏壁电厂的大部分锅炉等均相继发生 了水冷壁高温腐蚀的现象。锅炉水冷壁的高温腐蚀是指锅炉炉膛燃烧 区向火侧管壁金属腐蚀损坏的现象。研究和经验表明，水冷壁的高温 腐蚀多发生在燃用劣质的含硫高的无烟煤和贫煤锅炉中，所发生的区 域通常在燃烧器中心线位置标高上下，结渣和不结渣的受热面均可能 发生，腐蚀速度一般为1.1 1.5mm/年，有的高达2mm/年。通常管子 向火侧的正面点腐蚀得最快，若发生爆管都发生在管子的正面，且管 子向火侧减薄得最多，管子侧面减薄最少，而管子背火侧几乎不减薄。 另外，水冷壁管的高温腐蚀是比氧化更为严重的一种腐蚀形式，据测 定，水冷壁管的氧化速度和高温腐蚀速度之比约为1:75。存在高温腐蚀的锅炉，运行若干年后会导致炉管爆破，设备运行可靠性下降，检 修时间增多和换管费用增加等问题，这样对机组的经济和安全运行构 成了严重威胁。如黄石电厂日本制造的300MW机组锅炉和德洲电厂国 产300MW机组锅炉燃烧器区域水