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燃(ran)煤(mei)電站鍋爐的水冷壁、過(guo)熱(re)器、再熱(re)器等高(gao)溫(wen)受熱(re)面，常(chang)常(chang)因(yin)高(gao)溫(wen)氧化(hua)、腐(fu)蝕而早期失效(xiao)。隨(sui)著大容量、高(gao)參數(shu)鍋爐的應(ying)用，這(zhe)種高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕現象更加明顯，并(bing)且嚴重(zhong)影響了電廠(chang)的安全運行(xing)，是造成機(ji)組非正常(chang)停機(ji)的一個重(zhong)要因(yin)素。

1 高溫腐蝕產生的一般機理

水冷壁(bi)煙氣側高(gao)(gao)溫(wen)腐蝕(shi)的過(guo)程比較(jiao)復雜，目前一般(ban)認為(wei)高(gao)(gao)溫(wen)腐蝕(shi)的發生與(yu)下列因(yin)素有關：

燃(ran)煤含(han)硫量高；含(han)有可(ke)燃(ran)物的煤粉火焰直(zhi)接沖刷(shua)壁(bi)面(mian)；水冷(leng)壁(bi)經常處(chu)于還原性氣氛(fen)中等。

煤的含硫(liu)量高(gao)(gao)時(shi)，水冷壁外部沉積物(wu)的化(hua)學構成易于促成高(gao)(gao)溫腐蝕的發(fa)生。

如果(guo)水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)管壁(bi)(bi)外部經常遭受含有大量未燃盡(jin)煤(mei)(mei)粉火焰的(de)沖刷，使(shi)硫化亞鐵（FeS2）隨煤(mei)(mei)粉顆粒或(huo)灰份(fen)粘(zhan)附在管壁(bi)(bi)上，經爐內(nei)催(cui)化形成的(de)原子S和SO3會使(shi)水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)產生(sheng)高溫腐蝕；在缺(que)氧的(de)情況下如果(guo)水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)面附近的(de)還原性氣體H2S和CO的(de)含量較高時，也(ye)會使(shi)水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)產生(sheng)高溫腐蝕。

據研究表(biao)明，在還原性氣(qi)氛下，煙(yan)氣(qi)中H2S的濃(nong)度大于0.01%時，會對鋼材產生強(qiang)烈的腐蝕作用(yong)，特(te)別是在300℃～500℃范(fan)圍(wei)內，其(qi)腐蝕性最(zui)強(qiang)。

2 防止發生高溫腐蝕的(de)措施(shi)

針對燃用煤質中含硫量較高(gao)的特點，采取了具有(you)針對性(xing)的措施，以(yi)防止(zhi)鍋爐發(fa)生(sheng)高(gao)溫腐蝕、避免(mian)在爐膛高(gao)溫區(qu)域出現火(huo)焰貼壁和還原(yuan)性(xing)氣氛(fen)：

1）防止水冷(leng)壁發生高溫腐蝕措施(shi)

a.合理選取(qu)熱力參(can)數和(he)爐膛(tang)結(jie)構參(can)數，爐膛(tang)出(chu)口溫(wen)度適(shi)當。

選取合理的邊排燃燒器到側水(shui)(shui)冷(leng)壁距離(li)，下排燃燒器到冷(leng)灰斗拐點(dian)距離(li)，可避免(mian)火焰直接沖刷(shua)水(shui)(shui)冷(leng)壁，防止爐膛水(shui)(shui)冷(leng)壁結渣和產生高(gao)溫腐蝕。

選取合適的上排燃燒器至屏(ping)底距(ju)離，控制屏(ping)底煙溫(wen)在較低水平(ping)，避免(mian)管(guan)屏(ping)高溫(wen)腐蝕。

b.合理選(xuan)擇(ze)優化內螺紋管的參(can)數，能增強工質(zhi)側的傳熱，降低水(shui)(shui)冷(leng)壁(bi)管表面溫(wen)度水(shui)(shui)平，防止高溫(wen)腐蝕(shi)發生(sheng)。

c.燃燼風(feng)采(cai)用優化的雙氣(qi)流(liu)結構和(he)布置(zhi)形式，燃燼風(feng)風(feng)口包含兩(liang)股(gu)氣(qi)流(liu)：中央部(bu)位的氣(qi)流(liu)是非旋轉(zhuan)的氣(qi)流(liu)，它(ta)直接穿透進入爐膛中心，補充燃燼所需空氣(qi)；邊部(bu)風(feng)口采(cai)用旋轉(zhuan)氣(qi)流(liu)，在(zai)水冷壁面形成氧化性氣(qi)氛，有效防止煤粉粒(li)子(zi)沖刷(shua)水冷壁。

同時，燃(ran)燼風(feng)(feng)口的布(bu)置最優化的布(bu)置形式，使(shi)燃(ran)燼風(feng)(feng)沿爐寬方向覆蓋(gai)了整個一次(ci)風(feng)(feng)，防(fang)止出(chu)現煤粉顆(ke)粒逃逸現象(xiang)，可有效防(fang)止燃(ran)燒器區(qu)域靠近兩側墻處產生高溫腐蝕(shi)。

d.優化燃燒器擴展錐(zhui)的角度，防止火焰的過早擴散對水冷壁(bi)的沖刷。

e.合理布(bu)置燃燒器，使燃燒器距(ju)離側墻(qiang)以及冷灰斗具(ju)有(you)足夠的(de)距(ju)離，防止火焰沖(chong)刷(shua)水(shui)冷壁。

f.優化燃盡(jin)風(feng)的(de)布置，在(zai)布置主燃盡(jin)風(feng)的(de)基礎上，在(zai)靠近(jin)側墻布置側燃盡(jin)風(feng)，形成低溫的(de)風(feng)屏，保(bao)護火焰沖刷側墻。

g.上述措施對減輕水冷壁高(gao)溫腐蝕有一定(ding)效果，但(dan)還不能根治。

根據某電廠(chang)300MW“W”爐(lu)和某電廠(chang)600MW“W”爐(lu)燃燒高(gao)硫無煙煤的(de)設計經驗，推薦用戶水冷壁和高(gao)溫受(shou)熱面的(de)做(zuo)抗腐(fu)蝕(shi)噴(pen)涂處理(li)，盡管做(zuo)噴(pen)涂處理(li)的(de)一(yi)次性投資高(gao)，但可避免因(yin)腐(fu)蝕(shi)減薄而頻繁停爐(lu)換管，對長期運行來說還是合算的(de)。

2）防(fang)止(zhi)對流受(shou)熱面發(fa)生高溫腐蝕措施

a.合(he)理布置受(shou)熱(re)面(mian)位置，使工質溫度(du)高的(de)(de)受(shou)熱(re)面(mian)處于(yu)煙溫相對較低的(de)(de)區(qu)域。

煙氣從爐(lu)膛出口依(yi)次沖刷(shua)到屏式過熱器(qi)、高(gao)溫(wen)(wen)過熱器(qi)、高(gao)溫(wen)(wen)再(zai)熱器(qi)，這幾級受(shou)熱面中工(gong)質的(de)溫(wen)(wen)度是由低(di)到高(gao)的(de)；另(ling)外煙溫(wen)(wen)較(jiao)高(gao)區(qu)域的(de)屏式過熱器(qi)、高(gao)溫(wen)(wen)過熱器(qi)和高(gao)溫(wen)(wen)再(zai)熱器(qi)的(de)受(shou)熱面采用順(shun)流布置(zhi)，入口處的(de)煙溫(wen)(wen)較(jiao)高(gao)。

這樣可(ke)以保證受熱面(mian)管表面(mian)的(de)(de)溫度(du)處(chu)于較(jiao)低(di)的(de)(de)水平，較(jiao)低(di)的(de)(de)壁溫能夠有(you)效的(de)(de)防止高溫腐蝕。

b.采用節流圈減少管間偏差，控制受熱面壁溫(wen)水平，使其低(di)于高(gao)溫(wen)腐蝕發生(sheng)的溫(wen)度(du)，能夠有(you)效避免高(gao)溫(wen)腐蝕。

c.受(shou)熱(re)(re)(re)面管(guan)(guan)選材(cai)中注意采用了抗腐蝕性(xing)能良(liang)好的(de)鋼(gang)材(cai)。屏式過(guo)熱(re)(re)(re)器、高溫過(guo)熱(re)(re)(re)器和高溫再熱(re)(re)(re)器管(guan)(guan)材(cai)都采用了大量的(de)SA-213TP347H奧氏體不(bu)銹鋼(gang)。

3 防止發生高溫腐蝕的(de)實例(li)

1）某廠一(yi)期、二(er)期2×300MW鍋爐工程設計煤種的收到基含硫(liu)量(liang)(liang)為(wei)2.9%，校核煤1含硫(liu)量(liang)(liang)為(wei)4.5%，校核煤2含硫(liu)量(liang)(liang)為(wei)2.86%。為(wei)了防止水冷壁高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕(shi)，采用了如下一(yi)系列措施：

（1）在水冷壁(bi)高溫(wen)區域，向(xiang)火面水冷壁(bi)采用熱(re)噴涂鋁(lv)技(ji)術(shu)，通過熱(re)噴涂鋁(lv)的(de)(de)(de)方法，在管壁(bi)表面形成一(yi)薄鋁(lv)層(ceng)，靠(kao)鋁(lv)層(ceng)表面形成的(de)(de)(de)一(yi)層(ceng)致密的(de)(de)(de)Al2O3達到防(fang)腐蝕目的(de)(de)(de)。

（2）采用(yong)水平(ping)濃淡燃燒器，向火面(mian)為濃粉一(yi)次(ci)風，背火面(mian)為淡煤粉一(yi)次(ci)風，使水冷壁附近保持氧化(hua)性氣氛。

（3）采(cai)用小切圓，每一角燃(ran)燒器分兩組水(shui)平濃淡燃(ran)燒器，較高的(de)一次風率、周界(jie)風率及(ji)一次風速(su)和周界(jie)風速(su)等，以防止火焰(yan)沖刷水(shui)冷(leng)壁(bi)。

（4）大爐膛、燃燒(shao)器分兩(liang)組等(deng)以(yi)降(jiang)低爐膛壁面熱負荷。

（5）運(yun)行時注(zhu)意均(jun)勻配(pei)風(feng)，防(fang)止(zhi)火焰偏斜(xie)貼(tie)壁。

一(yi)期兩臺(tai)爐分別(bie)于(yu)(yu)1999年和2000年投(tou)產，二期兩臺(tai)爐于(yu)(yu)2004年投(tou)產，水冷(leng)壁運(yun)行情(qing)況良好。

2）某廠一期(qi)、二期(qi)2×300MW“W”型火(huo)焰鍋爐工程(cheng)設計煤(mei)種(zhong)的收(shou)到基硫分為：2.29%，實(shi)際運行煤(mei)質有一定波動，一般在2.5～2.7％，有時可達到4％。四(si)臺爐投產時間為：1998年(nian)12月、1999年(nian)8月、2003年(nian)3月、2003年(nian)8月。

最初(chu)投運時(shi)水冷(leng)壁沒有(you)(you)進行噴涂，運行一(yi)段(duan)時(shi)間后在上爐膛(tang)直管區(qu)普遍(bian)出現腐(fu)(fu)蝕減薄(bo)，主要在爐拱上方沒有(you)(you)衛燃帶(dai)覆蓋的區(qu)域，側墻更加嚴重，腐(fu)(fu)蝕速(su)度達到1.5mm/年。

后(hou)來(lai)電廠在(zai)水冷壁(bi)側墻做(zuo)了(le)超(chao)音速噴涂(tu)，噴涂(tu)材(cai)料為CT45（一種鎳基(ji)的(de)鉻鎳合金），運行情況良(liang)好。

在分(fen)隔屏下部也出現過高(gao)溫腐蝕，電廠于1999年對#2爐的分(fen)隔屏腐蝕區域做(zuo)了一(yi)次噴(pen)涂(tu)(tu)，但該(gai)涂(tu)(tu)層只防(fang)腐不防(fang)磨，在運(yun)行一(yi)段(duan)時間后就被磨掉了，2004年電廠又找國內(nei)另外一(yi)個廠家做(zuo)了噴(pen)涂(tu)(tu)，這次的噴(pen)涂(tu)(tu)材料不僅防(fang)腐，還耐磨，運(yun)行效果良好。

3）某廠三期2×600MW“W”型火焰鍋(guo)爐三期工(gong)程的設(she)計煤(mei)(mei)種含硫量為4.06%，校(xiao)核煤(mei)(mei)種Ⅰ含硫量為3.47%，校(xiao)核煤(mei)(mei)種Ⅱ含硫量為5.08%，一期和二期的實際運行(xing)煤(mei)(mei)的含硫量也基(ji)本在這個(ge)范圍內。

一(yi)期的兩(liang)臺爐為法國Alstom設計(ji)制造的360MW“W”火焰鍋(guo)爐，分別于(yu)91年和92年投產，運行后不久燃燒器區域普遍腐蝕減薄，出現(xian)了(le)較頻(pin)繁的爆管。

電廠(chang)于97年(nian)請一家美國公司做(zuo)了噴(pen)(pen)涂，噴(pen)(pen)涂區域(yu)在(zai)爐拱(gong)以下，噴(pen)(pen)涂材料為(wei)鉻鎳合金，效果非常好(hao)。

二期的(de)兩(liang)臺爐與(yu)一期爐型相同，于98年投產，也同樣做了噴涂，運(yun)行至今未出(chu)現因腐蝕導致的(de)爆管(guan)。

高(gao)溫(wen)受熱面(mian)均(jun)采用懸掛屏(ping)型式，不(bu)在燃盡區布置受熱面(mian)，也未(wei)做(zuo)特殊防腐處理，運(yun)行后(hou)一直未(wei)發現(xian)有高(gao)溫(wen)腐蝕現(xian)象。

根據(ju)電廠一期(qi)、二期(qi)鍋(guo)爐采用(yong)合金噴涂(tu)防止水冷壁高溫腐蝕(shi)的成功經驗(yan)，我公(gong)司(si)提出了(le)針對珞(luo)璜三期(qi)的噴涂(tu)方(fang)案，得到了(le)用(yong)戶的認可(ke)。

綜上所(suo)述，根據實(shi)際(ji)設(she)計燃(ran)用高(gao)硫份煤質(zhi)電廠鍋爐的經驗：

1.精心設計鍋爐爐膛(tang)、燃燒設備，并精心組織(zhi)燃燒，避免火焰刷墻、爐膛(tang)壁面出現還(huan)原(yuan)性(xing)氣(qi)氛，同時可(ke)適(shi)當采(cai)取(qu)有效的水(shui)冷壁噴涂(tu)措施，可(ke)有效降低水(shui)冷壁高溫腐蝕。

2. 避免在高煙溫(wen)(wen)的(de)燃盡(jin)區布置過(guo)熱器(qi)受熱面，高溫(wen)(wen)段過(guo)熱器(qi)、再熱器(qi)采用抗腐(fu)蝕性能(neng)良好的(de)材料(liao)，設計中盡(jin)量減(jian)少(shao)管間(jian)偏(pian)差、降低(di)管壁溫(wen)(wen)度，可有效降低(di)對流受熱面高溫(wen)(wen)腐(fu)蝕。

3. 并同時(shi)推薦用(yong)戶采取有效的(de)噴涂措施，可以(yi)更好的(de)防止鍋爐高溫腐蝕。

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