锅炉高温腐蚀及其预防措施.docx

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1、锅炉高温腐蚀及其预防措施目录1. 前言12. 高温腐蚀的主要原因22.1. 燃烧不良和火焰冲刷22.2. 燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分22.3. 还原性气氛33. 腐蚀类型33.1. 调整燃烧并控制煤粉细度33.2. 控制燃料中的硫和氯含量43.3. 合理的配风及强化炉内的湍流混合43.4. 避免出现受热面超温43.5. 改善受热面状况436采用低氧燃烧技术组54. 低氧燃烧的影响54.1. 什么是低氧燃烧？低氧燃烧有何优点？ 54.2. 锅炉低氧燃烧的优点和缺点64.2.1. 利：64.2.2. 弊：64.3. 低氧量控制对NOx排放的影响64.4. 低氧量控制对锅炉运行经济性的影响74.5

2、. 低氧量控制对锅炉燃烧稳定性的影响74.6. 低氧量控制对锅炉高温腐蚀和结渣的影响75. 结束语81 .前言锅炉的高温腐蚀主要发生在燃用高硫煤的锅炉水冷壁管和过热器管束上。锅炉运行时在烟温大于700的区域内，在高温高压条件下受热面与含有高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触极易发生高温腐蚀。高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热分解出自由的硫原子，产生腐蚀。通常高压锅炉水冷壁管向火侧的正面腐蚀最快，减薄得最多若发生爆管都在管子的正面爆开管子的侧面减薄得较少，而管子背火侧几乎不减薄，这种腐蚀给锅炉水冷壁管造成很大威胁，严重时，往往几个月就得更换部分管段给锅炉的安全经济运行

3、带来很大危害。而锅炉过热器管的高温腐蚀主要是由于液态的灰黏结在过热器管壁上而引|起腐蚀。2 .高温腐蚀的主要原因2.1 ,燃烧不良和火焰冲刷持续燃烧不良和脉动火焰冲击炉墙时，导致燃烧不完全，在燃烧器区域附近的火焰中心处，当未燃尽的焰流冲刷水冷壁管时，由于煤粉具有一定的棱角，煤粉对管壁有很大的磨损作用，这种磨损将加速水冷壁保护层的破坏，在管壁的外露区段，磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜，烟气介质便急剧地与纯金属发生反应，这种腐蚀和磨损相结合的过程，大大加剧了金属管子的损害过程。2.2 ,燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分燃用含硫量高的煤粉时，煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热；分解出自由的硫

4、原子Fe2+S2FeS+S.而烟气中存在的一定浓度的H2s与SO2化合，也产生自由硫原子：2H2S+SO2 玲 2H20+3 其次燃料中的硫及碱性物会在炉内高温下反应生成硫酸盐，当这些硫酸盐沉积到受热面上后会再吸收S03，生成焦硫酸盐，如Na2s2。7和K2s2。7。焦硫酸盐的熔点很低在通常的锅炉受热面壁温下呈熔融状态，与Fe2O3更容易发生反应生成低熔点的复合硫酸盐，当温度在550。1700。(：时，复合硫酸盐处于融化状态，将管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏，继续和管子金属发生反应，造成过热器管的腐蚀。另外，燃料中含有氯化物也是使炉管损耗的一个重要原因。它们与烟气中的水、硫化氢等反应生成硫

5、酸盐和HCI气体，由于HCI的存在可以使金属表面的保护膜遭到破坏，从而加大对管壁的腐蚀。燃料中含氯量增加，对金属的腐蚀速率也随之增加。当灰中含氯低于0.2%时，不致产生明显的腐蚀；当含氯量达到0.6%时，将造成高的腐蚀率。2.3 .还原性气氛水冷壁外壁在还原性气氛中，挥发性硫、氯化物及熔融灰渣作用下，使管壁减薄引起的故障。一氧化碳，包括末燃烧的煤粒冲刷管壁，右硫酸盐和氨氯化物(英国煤有一些煤氯含量超过0.6%)的作用下加速腐蚀，导致管壁减薄，当其腐蚀速度超过25um/l()3h时，表示已有明显腐蚀。此外低熔点的钠、磷的焦硫酸盐甩落在水冷壁管外表，能熔掉管外表的氢化铁保护层，也使金属受到腐蚀。超

6、临界压力锅炉因其布置特点及壁温相对较高，容易发生圆周方向的沟槽或裂纹。3 .腐蚀类型试验结果显示，硫酸酊及三氧化二铁的含量最高，具有融盐型腐蚀的特征，属于融盐型高温腐蚀。从近表层腐蚀产物的分析结果看，S和Fe元素含量最高，具有硫化物型腐蚀特征，说明存在较严重的硫化物型腐蚀。因此，我厂锅炉高温腐蚀是以融盐型腐蚀为主并有硫化物腐蚀的复合型腐蚀。3防止高温腐蚀的措施3.1 .调整燃烧并控制煤粉细度尽量减少煤粉管道的弯头及长度，并力图使通往各燃烧器的煤粉管道阻力相近。 在管道分叉后引至燃烧器之前，最好有足够长度的直管段，利用直管段的均流作用来减轻煤粉分布不均的程度。 尽量消除煤粉管道内气流的旋转。在产

7、生气流旋转后的管道装设十字形的整流装置，这样阻力不大，效果较好。(4)对于因弯头而引起煤粉惯性分离所产生的分布不均现象，可用加装导流板予以减轻。(5避免周期性地将个别给粉机停掉，必须调整设备和给粉工况，以便锅炉负荷一直下降到额定负荷的5060%为止，均可由全部安装的给粉机来均均地改变供粉，而不使个别燃烧器的过量空气量增高。(6)控制煤粉细度，减少腐蚀发生的概率，以降低腐蚀和磨损。3.2 控制燃料中的硫和氯含量控制燃料中的硫和氯含量可降低腐蚀速率。国外研究显示，水冷壁管常在燃料品种变化时发生向火侧严重腐蚀。燃料是控制腐蚀速率的第一道关口，应燃用含硫量低于0.8%的煤种，以降低腐蚀速率。3.3 合

8、理的配风及强化炉内的湍流混合合理的配风及强化炉内的湍流混合目的是避免局部出现还原性气体。通过调整及强化各燃烧器混合后，实际上高温腐蚀就减轻了很多。3.4 避免出现受热面超温因为长期低负荷运行会造成过热器管内工质流量过小，流速过低严重影响了管子内外热交换，造成管壁温度过高，而炉膛温度不可能同时降低，造成管子短时间超温。所以应尽量避免长期低负荷运行，同时控制炉内局部特别是燃烧器区域附近的火焰中心处的最高温度及热流密度以避免出现受热面壁温局部过高，减轻高温腐蚀。3.5 改善受热面状况对水冷壁、过热器等受热面管进行热喷涂喷涂耐腐蚀材料，也可对水冷壁管进行表面补焊或改用抗腐蚀性能好的铁素体合金钢管或复合

9、钢管，以改善炉管金属表面状况提高金属材料的耐腐蚀性能。3.6 采用低氧燃烧技术组由于供给锅炉燃烧室空气量的减少，因此燃烧后烟气体积减小，排烟温度下降，锅炉效率提高。燃油和煤中的硫转化为so3的百分数和过量空气百分数之间的关系是，随着过量空气百分数的降低，燃料中的硫转化为S03的转化明显下降。4 .低氧燃烧的影响41什么是低氧燃烧？低氧燃烧有何优点？烟气含氧量是锅炉运行重要监控参数之一，是反映燃烧设备与锅炉运行完善程度的重要依据，其值的大小与燃料的种类和性质、锅炉负荷的大小、运行配风工况等因素有关系。控制烟气含氧量对控制燃烧过程，实现安全、高效和低污染排放是非常重要的，以下浅谈烟气含氧量控制对锅

10、炉运行的影响。低氧燃烧，全称“低氧燃烧技术”。是指一项借控制燃油锅炉排烟中的硫氧化物含量并降低氮氧化物排放量来防止或减轻污染的技术措施。燃油中含有的硫在燃烧过程中与空气中的氧化合生成二氧化硫或三氧化硫，两者均为有害气体，如排入大气将污染周围环境。特别是三氧化硫气体与烟气中的水蒸气结合后会生成硫酸蒸气，硫酸蒸气遇到某些低温金属表面将冷凝而形成硫酸雾滴，引起锅炉受热面的低温腐蚀；如凝结在飞灰表面上形成粘性尘，则易造成空气预热器等堵灰。受用较低的过量空气系数，使燃烧后烟气中剩余氧很少的燃烧技术称低氧燃烧。一般，炉膛出口处过量空气系数控制在低于1.05,最好控制a=1.021.03,这时，对于燃油炉，

11、烟气中的剩余氧约在0.4%0.65%之间。低氧燃烧的优点主要有以下几方面：送风量和烟气量减小使排烟热损失下降，锅炉效率提高，并使吸、送风机耗电量减小；烟气中剩余氧浓度降低，金属高温氧化的可能性降低，并能降低五氧化二车凡的生成量，能有效地减轻受热面的高温腐蚀和防止出现高温粘结灰；能使三氧化硫生成量下降，烟气露点温降低，有利于防止受热面的低温腐蚀；减少氮氧化合物生成量，有利于环境保护。4.1 锅炉低氧燃烧的优点和缺点4.1.1, 利：1）节省厂用电2）减少了三氧化硫的产生，降低尾部烟道的烟气露点温度，有利于防止低温腐蚀3）减少了 NOx的产生，有利于环保4）风量较少，排烟损失相对较少4.1.2,

12、弊：1）低氧燃烧会导致燃料燃烧不充分，极易产生积碳，会附着在管道、设备器件表面。2）炉膛内部容易造成还原性气氛，造成锅炉结焦（灰的溶点降点，ST受煤粉的燃烧气氛影响）3）长期下去可能会导致管道堵塞、锅炉热效率下降（换热器表面被积碳覆盖，影响传热效果）。4）这样一来，锅炉的燃料消耗会增加，炉膛的压力也可能会增大。4.2 低氧量控制对NOx排放的影响氧量控制对锅炉燃烧生成NOx影响很大，锅炉燃烧生成总的NOx含量随着氧量的增加而增加，因此高氧量运行对锅炉的NOx控制是不利的。我公司锅炉采用低氮燃烧技术，通过燃烬风的设置来降低烟气中NOx的排放量，燃烬风投入的大小会对锅炉燃烧经济性产生影响。在氧量一

13、定的情况下，燃烬风投入过大将使主燃烧区域缺风，影响煤粉的燃烬，降低锅炉热效率；燃烬风投入过小，达不到降低烟气中NOx排放量的目的。我们为了控制出口 NOx，通常是通过减小送风量，来降低氧量，将NOx控制在 350mg/Nm3。运行经验表明：#5炉运行中要将NOx控制在350mg/Nm3,氧量就要控制到2.0%以下。但我们不能盲目通过降低氧量来达到控制NO*生成，应通过氧量和燃烬风的综合控制来达到提高锅炉效率和控制NOx排放的目标。4.3 低氧量控制对锅炉运行经济性的影响合理的风、粉配合是提高锅炉运行经济性的重要措施。在一定范围内，运行氧量增加，可以改善燃料与空气的接触和混合，有利于完全燃烧，使

14、可燃气体未完全燃烧热损失和固体未完全燃烧热损失降低。虽然较低的氧量有助于减少NOx的生成量，从而减少喷氨量，但是过低的氧量会造成锅炉燃烧不完全，最明显的就是锅炉飞灰含碳量增加，增大不完全燃烧损失，煤耗增加，从而导致经济性下降，氧量严重不足引起燃烧不稳定，继而影响锅炉的安全性。4.4 低氧量控制对锅炉燃烧稳定性的影响锅炉燃烧的稳定性是锅炉燃烧的根基，煤粉射流主要是通过卷吸炉内高温烟气使自身温度达到着火温度后开始燃烧反应，运行中氧量过低，煤粉气流着火条件恶化，燃烧稳定性下降，甚至会产生锅炉灭火的风险。4.5 .低氧量控制对锅炉高温腐蚀和结渣的影响氧量控制过低时，会在锅炉水冷壁附近形成还原性气氛和含

15、量很高的H2s气体，H2s气体对水冷壁的腐蚀非常强，会使Fe2O3的保护膜破坏，使管壁不断遭受腐蚀。而灰分在还原性气体中的灰熔融温度将大幅度降低，容易引起炉内结渣。因此氧量控制过低会产生高温腐蚀和结渣的风险，对锅炉运行安全性造成影响。为防止结渣和水冷壁高温腐蚀，烟气中一氧化碳含量宜控制在一定范围内。烟气中一氧化碳含量与氧量、燃料种类和制粉运行方式都有密切的关系。烟气含氧量是锅炉运行中极其重要的一项经济运行考核指标。烟气含氧量是一个综合性、系统性的问题。要加强运行管理，消除不规范的操作行为。运行人员应严格控制风量配比，使燃料充分燃烧，同时注意避免或消除漏风现象，尽可能将烟气含氧量控制在经济指标范围内。这样既可以减少排烟热损失，提高锅炉热效率，又能较好的控制污染物的排放。运行中应严格执行锅炉专业下发的规定