某公司机组水冷壁烟气腐蚀原因分析与建议.docx

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1、某公司机组水冷壁烟气腐蚀原因分析与建议审核编写（章）项目名称：鹤壁丰鹤发电有限公司#1机组水冷壁烟气腐蚀原因分析与处理建议工作时间：2009年10月28日11月2日项目负责：王卫军河南电力试验研究院：李长鸣何俊峰鹤壁丰鹤发电有限公司：孙厚礼2009年10月，#1机组投运后首次大修检查中，电厂首次发现水冷壁严重腐蚀减薄。电厂领导与化学等有关专业高度重视，立即联系通报情况，并于10月28日第一时间送样委托检查分析。河南电力试验研究院受托使用目视、体视镜检查，电镜、能谱与X射线衍射分析等方法，对送检管样腐蚀防护状态进行检查分析，提出了相应结论与建议。工作中，电厂领导高度重视，有关专业大力协作支持，在

2、此谨致谢意。分析确认或者认为：1）水冷壁受热面受到的是严重的高温还原性硫腐蚀，腐蚀产物为FeS,反应物的最初来源是煤中的硫化物。2）实际燃烧气氛要紧呈还原性，是形成腐蚀的要紧气氛条件。3）严重高温腐蚀与腐蚀层的高密度深入龟裂、分层结构与层状裂纹特点与层状剥落特性密切有关。为此建议：1）将两台机组的燃烧均改为合适的连续氧化性气氛，当整体氧化性燃烧与低氮燃烧操纵冲突时，可采取对腐蚀部位在附壁区形成局部富氧气氛的气氛操纵改进设计，或者进行表面喷涂防护；同时做好运行燃烧气氛监控。2）注意煤质（含硫量、钢、钙含量）与烟气（氯化物、氟化物）分析监控，必要时掺烧活性钙化合物。3）对两台机组均加强相应操纵防止

3、水冷壁管超温：（1）防止偏烧；（2）优化给水处理，降低水侧沉积率，防止水冷壁管超温。5）金属与锅炉专业评估#1机组水冷壁管强度、寿命与换管的必要性。继续加强检修中的化学、金属、锅炉检查监督，追踪检查分析。1引言12样品简况与目视观察13管样断面检查14送检各样品的体视镜检查35送检各样品的电镜、能谱检查46典型样品的X射线衍射分析127综合分析128结论与建议141引言鹤壁丰鹤发电有限公司#1机组系600WM超临界直流炉机组，2007年9月28正式投运，至此次大修前，累计运行14760h,合20.2月。2009年10月，机组投运后首次大修。在检查中，电厂首次发现，水冷壁（材质T2）严重腐蚀减薄

4、。电厂领导与化学等有关专业高度重视，立即联系我院通报情况，并于10月28日第一时间送样，委托全面检查分析，河南电力试验研究院收到样品后，以最快速度完成检查分析。2样品简况与目视观察送检腐蚀水冷壁管样取自B层，高度位于B层燃烧器上1m；管样分别取自A墙（距前墙5m）与B墙（距前墙3m）。管样外状全貌见图1。图1管样全貌同时还送有水冷壁向火侧正面的片状脱落物（照片见图2）与鳍片相应部位的层状脱落物样品（照片见图3）。图4分别是墙与B墙水冷壁管样的典型局部照片。目视观察可见：1）向火侧表面有厚度为mm量级的腐蚀产物，颜色大部棕黄或者棕褐；腐蚀产物层不规则开裂，至管壁外表面，同时与管壁外表面明显分层；

5、层间结合力很差，取样时施力后极易片状剥落，电厂收集的片状剥落物典型照片见图3；2）腐蚀产物剥落后露出的新管壁外表面较为致密、完整，但有c?量级较表浅（S1Jmm）的起伏，要紧呈常见不一致价态铁氧化物的褐色或者黑褐色、黑灰色，准确构成有待进一步分析；3）片状剥落物外壁有不规则疏松突起，系高温粘结与炉膛燃煤飞灰；4）片状剥落物内层（靠水冷壁管表面）外状与腐蚀产物剥落后的管壁外表面很接近，同样较为致密，要紧呈铁氧化物的褐色或者黑褐色、黑灰色，准确构成待后续分析。3管样断面检查送检管样取样加工成试样，观察与测定横断面壁厚。试样横断面照片见图5。壁厚测定结果见表1。其中测点1与测点2取自背火侧正中，测点

6、3与测点4取自向火侧正中。处理测定数据后可见,向火侧正中壁厚平均减薄2.2mm（占原始壁厚的29%）,减薄速度为1.3mma,图2水冷壁向火侧正面片状脱落物系相当快的速度。图3靠鳍片部位片状脱落物图4A侧（上）与B（下）侧水冷壁的典型局部照片图5水冷壁管横断面壁厚检查（左：A侧。右：B侧。）表1水冷壁管样壁厚与减薄速度测定结果取样部位壁厚，mm减薄速度mm/a背火侧正中向火侧正中平均减薄测点1测点2测点3测点4A侧7.557.505.285.362.21.3注B侧7.457.485.185.26注：运行时间按20.2个月计。4送检各样品的体视镜检查准备送检（电镜、能谱、X射线衍射）的管样取自A

7、侧与B侧水冷壁，并按要求进行了加工，其体视镜照片见图6,记为#1样品。观察可见表面大致平整,呈黑褐色色与灰褐色。A墙B墙图6水冷壁原始表面体视镜观察照片（视野直径14mm）观察片状腐蚀产物，可见其层状（多层）结构与层状裂纹，鳍片部位因剥落相比水冷壁向火侧正面困难，层状特别明显，照片见图7。为进一步电镜、能谱、X射线衍射检查，取典型部位加工得到基本平整的断面样品，其照片见图8,记为#2样品。图7片状腐馋产物断面观察照片图8片状腐蚀产物断面观察照片（视野直径12mm）（视野直径12mm）电除尘阳极附着物送检样品照片见图8,记为#3样品。是由极细的土黄色粉末聚成，为保持原结构，未作研磨。图8电除尘阳

8、极附着物观察照片5送检各样品的电镜、能谱检查5.1 水冷壁管样典型部位电镜、能谱检查图9是送检#1样品典型部位电镜照片。可见表面分两种类型：1）第一类导电良好，整体较为致密，遍布龟裂；2）第二类系导电较差的颗粒物堆积。图9水冷壁管样典型部位电镜照片图9是龟裂部位的放大后的电镜照片与能谱分析取谱点，能谱分析结果见表Io由能谱结果可见表面的要紧特点：图9龟裂部位电镜照片1）龟裂部位元素为材质构成Fe、Cr与氧化、腐蚀成分0、S,故可确定是基底材质的腐蚀产物；2） Cr/Fe比例高于材质构成；3）腐蚀产物物相暂时无法确定，但显然不足以全部形成FeS或者硫酸盐，一定会有相当比例的氧化物共存；4）应予特

9、别注意的是向下深入的龟裂纹与其密度，是形成层状腐蚀产物继而片状脱落的结构原因，也是腐蚀产物强度差受力易于沿片状脱落物厚度方向断裂的结构原因，图10是裂纹进一步放大后的电镜照片。表2龟裂部位能谱分析结果，wt%SpectrumOSCrFeTota1Spectrum123.883.182.5570.39100.00Spectrum231.482.702.0363.80100.00Spectrum36.621.871.8489.68100.00Spectrum425.413.001.6569.95100.00Mean21.852.692.0173.45100.00图10裂纹部位与白色沉积物放大后的电

10、镜照片表3是对图10中白色沉积物的能谱分析数据。可确定:1）要紧是管壁的氧化腐蚀产物；2）氧化程度更为充分完全，导电性明显变差；3）有外来烟尘构成物污染。表3白色沉积物的能谱分析结果，wt%SpectrumCOSCaCrFeTota1Spectrum146.082.840.8750.21100.00Spectrum26.7146.282.620.5143.88100.00图11是导电较差的堆积颗粒物部位的电镜照片与能谱取样点，表4是其能谱分析数据。由数据可见：1）管壁腐蚀产物占相当比例；2）很可能部分为硫化物；3）外来烟尘构成污染更加明显。图U导电校差的堆积颗粒物电镜照片与能谱分析取谱点表4堆

11、积颗粒物能谱分析结果，wt%SpectrumCOA1SiSFeZnPbTota1Spectrum17.7924343.864.6217.4635.346.59100.00Spectrum213.1524.1149.464.858.44100.00Spectrum324.5721.2145.828.40100.005.2 片状剥落物典型部位电镜、能谱检查图12是片状剥落物的断面电镜照片与能谱取样点。图中剥落物顶部是腐蚀产物接触烟气的外层，底部是接触管壁的内层。表5是断面由外向内的能谱分析线扫描数据。分析能谱数据能够确定：1） 腐蚀产物层是要紧是材质金属的硫化物，要紧是FeS,是典型的材质高温还原

12、性硫腐蚀产物；2） 整体平均看，腐蚀产物层中CrZFe比值低于材质标准；3） 外部疏松部位是接触到运行烟气的表面，或者原始表面裂纹，不是片状腐蚀层测试前加工中的新鲜断裂面；4） 最底部构成中还有部分未受腐蚀的单质材质金属；5） 腐蚀产物明显分层且有层状裂纹。表5片状剥落物的断面能谱分析结果，wt%Spectrum1abe1C0A1SiSCaCrFeZnTota101ineSpectrum(1)11.4124.760.8319.8423.5319.64100.0001ineSpectrum(2)11.8622.362.062.7723.620.8436.49100.0001ineSpectrum

13、(3)42.4457.56100.0001ineSpectrum(4)34.892.4562.66100.0001ineSpectrum(5)1.8437.301.7259.14100.0001ineSpectrum(6)3.4411.1885.38100.0001ineSpectrum(1)12.2214.2125.5023.2524.82100.0001ineSpectrum(2)12.8236.9050.28100.0001ineSpectrum(3)41.8858.12100.0001ineSpectrum(4)1.3939.9358.67100.00图12片状剥落物的断面电铳照片与能谱取样点在图13中，对片状剥落物断面左侧的疏松部分进行了电镜观察与能谱分析（数据见表6）。局部放大照片见图14o能谱分析数据与局部放大照片能够确认:1）左侧的疏松部分的金属球状物是割管取样时形成的熔融焊渣；2）由左侧的疏松部分元素构成，可见有明显的烟气粉尘污染物；3）能够确定，左侧的疏松部分是腐蚀产物表面特有的龟裂纹向材质基底方向延伸的自然原始裂纹表面。表6片状剥落物的断面能谱分析结果，wt%Spectrum1abe1COA1SiSCaMnFeZnTota101ineSpectrum(I)36.1718.