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烟气侧高温腐蚀
燃煤电站锅炉受热面的高温腐蚀现象普遍存在。烟气侧高温腐蚀主要是煤中硫和氯的腐蚀行为。
在煤粉锅炉中,烟气侧高温腐蚀主要有三种: 硫酸盐型、氯化物型和硫化物型。硫酸盐型主要发生在高温受热面上(如过热器和再热器上);氯化物主要发生在小型锅炉的过热器上和大型锅炉燃烧器区域的水冷壁上;硫化物型腐蚀大多发生在炉膛水冷壁上。
防止烟气侧高温腐蚀的措施调整燃烧并控制煤粉细度
火焰温度发生很大幅度的波动,也会造成高温腐蚀。煤粉的着火温度很高,当在空间和时间上产生不均匀的过程时,便会形成温度低于着火点的粉流,因而在炉膛里不能完全着火,从而在靠近喷燃器的区域内发生腐蚀。例如,当给粉工况恶化(煤粉仓内粉位太低)时,火焰末端便出现参数大幅度波动的现象。
调整燃烧器,避免火焰对侧墙的直接冲撞,加强一次风煤粉气流的调整,尽可能使各燃烧器煤粉流量相等,保证燃烧器出口气流的煤粉浓度均匀分布;在磨煤机出口加装动静分离器,控制煤粉细度,减少腐蚀发生的概率,以降低腐蚀和磨损。
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。燃用含硫量低于0.8%的煤种,可以降低腐蚀速率;氯化物含量在0.2%以下时,一般不会出现明显的腐蚀现象。当煤中含氯量达到一定值时,它的作用远远超过了硫的作用。当煤中氯含量大于0.3%时,与氯有关的高温腐蚀倾向严重。世界四大锅炉制造商也以煤中氯含量0.3%左右作为其考虑高温腐蚀的参考值。在锅炉管的高温腐蚀中,硫的腐蚀是一次性的,而氯的腐蚀很可能是重复性的。因此其危害性更不容忽视。
改善燃烧区的还原气氛
当炉内燃烧局部供氧不足时会产生大量的硫化氢(H2S)气体。当过量空气系数小于1.0时,硫化氢含量急剧增加。另外,当水冷壁附近因煤粉浓度过高,导致空气量不足而出现还原性气氛时,硫化氢含量也会猛烈增加。H2S与Fe反应对管壁直接产生腐蚀作用,是水冷壁管腐蚀的主要因素。
应合理配风并强化炉内气流的混合过程,同时降低空预器等设备的漏风;可以采用增加侧边风、贴壁风等技术,在水冷壁附近形成氧化气氛,以改善燃烧区的氧量,避免出现局部还原性气氛,缓解高温腐蚀的发生。
避免出现受热面超温
腐蚀速度与壁温有关系,在300~500度范围内,管壁外表面温度每升高50度 ,腐蚀程度则增加一倍。
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。所以应尽量边免长期低负荷运行,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,避免出现受热面壁温局部过高,减轻高温腐蚀。
改善受热面状况
磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜;而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,会大大加剧金属管子的损坏过程。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。
采用低氧燃烧技术
采用低氧燃烧,供给锅炉燃烧室的空气量减少,燃料中的硫在炉膛中与氧接触时生成的二氧化硫转化为二氧化硫的转化率降低,而二氧化硫呈气体状态,它随着烟气经过脱硫排入大气,由于三氧化硫的浓度低,发生高温腐蚀的机会就会减少。同时,由于空气量减少,燃烧后烟气体积减小,排烟温度下降,锅炉效率提高。