一、引言
鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損一直是電力系統(tǒng)普遍存在的嚴(yán)重問題,它的直接危害主要表現(xiàn)在以下兩個方面:
(1)使管壁減薄,據(jù)統(tǒng)計一般每年減薄量約為 1mm 左右,嚴(yán)重的可達(dá) 5~6mm 年,形成安全運(yùn)行的嚴(yán)重隱患,增加了電廠的臨時性檢修和大修工作量,給電廠造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。
(2)發(fā)生水冷壁突發(fā)性爆管事故,造成緊急停爐搶修,不僅打亂了電廠的正常發(fā)電秩序,減少發(fā)電產(chǎn)值,而且增加了工人勞動強(qiáng)度和額外的檢修費(fèi)用,直接影響企業(yè)效益,同時也干擾了地區(qū)電網(wǎng)的正常調(diào)度,影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn),由此也造成了很大的社會影響。
鍋爐運(yùn)行過程中,由于燃燒煤中硫及其它有害雜質(zhì)的存在,在高溫下對水冷壁構(gòu)成腐蝕。這種現(xiàn)象在各個燃煤鍋爐中普遍存在,我們在各火電廠的鍋爐定期檢驗中經(jīng)常遇到,只是程度不同而已。廣東沙角 B 電廠由于其燃煤含硫量大,水冷壁遭受的高溫腐蝕特別嚴(yán)重,由此帶來的爆管、換管損失慘重。同時,煤燃燒時產(chǎn)生的大量灰粉,在鍋爐內(nèi)部燃燒的復(fù)雜動態(tài)過程中,猛烈撞擊水冷壁,對水冷壁工作面產(chǎn)生嚴(yán)重切削,使水冷壁管工作面被磨損成不同程度的小平臺,造成水冷壁壁厚的實際減薄,容易導(dǎo)致水冷壁管在高溫下強(qiáng)度不夠而爆管,其危害作用同高溫腐蝕一樣嚴(yán)重。因此,需要我們尋求一種解決的技術(shù)方法,增加水冷壁的抗磨損能力,以延長水冷壁的使用壽命。
二、水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機(jī)理。
水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機(jī)理是很復(fù)雜的,簡言之,與下列因素有關(guān):
(1)爐膛火焰溫度;
(2)燃煤的含硫量;
(3)煙氣與灰分顆的沖蝕。鍋爐運(yùn)行過程中,爐溫可高達(dá)1600℃以上,由于燃燒煤中硫及其它有害雜質(zhì)的存在,水冷壁普遍遭受高溫腐蝕。參與高溫腐蝕的危害物有燃燒過程中產(chǎn)生的SO2 、SO3 、H2S 、HC 1 、堿金屬鹽及釩鹽類,是多種化學(xué)物在各種溫度下共同對管壁進(jìn)行的復(fù)雜的動態(tài)腐蝕過程。其中,硫化物是鍋爐高溫腐蝕的主要因素,一是煙氣中的硫化氫與管壁金屬作用產(chǎn)生的腐蝕,含硫物在金屬高溫下產(chǎn)生單原子硫,硫與管道中的鐵反應(yīng)生成硫化鐵(Fe+S → FeS);二是由不可燃硫在高溫作用下生成硫酸鹽混入灰分熔敷于管壁表面,但不再具有水冷壁管所要求的各種良好的高溫機(jī)械性能,實際上導(dǎo)致水冷壁管有用壁厚的減薄,從而其有效承載能力不斷下降,由此形成腐蝕。另外,高溫?zé)煔夤梢源笥?米/秒的速度沖擊管壁,煙氣的腐蝕和灰分顆粒的沖刷在金屬表面交替進(jìn)行,造成管壁減薄。