京能集团山西漳山发电有限责任公司 山西长治 046021
摘要：本文笔者根据自己的工作经验，分析了电厂煤粉锅炉水冷壁爆管的原因，并在此基础上提出了防护措施。望得到各位同仁的指导。
关键词：电厂；煤粉锅炉；水冷壁爆管；防护
引言
火力发电厂中，高温高压锅炉的水冷壁管腐蚀磨损是长期困扰电厂的经济和技术问题。高温腐蚀和冲蚀磨损使管壁减薄，严重者会造成壁管的泄露，大大增加了火力发电厂的临时性检修和大修的工作量，造成一定的经济损失。近年来，由于高温、高压、腐蚀、磨损和疲劳等原因引起电厂锅炉爆管的现象呈逐年上升的趋势。因此，必须结合生产实际找出导致煤粉锅炉水冷壁爆管的原因，并针对性的加强防护措施。
1 煤粉锅炉水冷壁爆管的原因分析
1.1煤粉锅炉水冷壁爆管的原因
水冷壁“爆漏”包括制造、安装、运行、维护、管理等诸多方面的原因，电厂锅炉水冷壁多次发生严重“爆管”的原因主要有以下两个方面：
（1）由于锅炉给水的水质不合格，造成水冷壁向火侧内壁垢下氢腐蚀。如果电厂锅炉内的水质不良，电站设备在投运一段时间后，在锅炉受热面与炉水接触的管壁上就会生成坚硬的固态附着物，这些附着物称为水垢。水垢按化学组成分为钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢等多种，水垢对水冷壁管壁形成腐蚀。
（2）由于部分管件工作环境恶劣，造成水冷壁向火侧外壁的高温腐蚀。影响水冷壁外部腐蚀的最主要因素是水冷壁附近的烟气成份和管壁温度。具体地说是由于燃烧器附近的火焰温度较高，可达1400～1600℃左右，因此煤中的矿物成份容易挥发出来，使得这一区域烟气中的NaOH、SO2、HC1，、H2S等腐蚀性气体成份较多，同时水冷壁附近的烟气还处于还原性气氛，还原性气氛导致了灰熔点温度的下降和灰沉积过程加快，从而引起受热面的高温腐蚀；另一方面，由于燃烧器附近区域的水冷壁管的热流密度很大，温度梯度也很大，管壁温度常在350～400℃左右，通过水冷壁的热负荷很高，这样会使壁温升高，并常会引起管内结水垢，这就进一步提高了管壁温度，加速了腐蚀的进程。
2 电厂煤粉锅炉水冷壁爆管防护措施
2.1完善水处理工艺、加强汽水品质监督
为了防止锅炉水冷壁的结垢、积盐和腐蚀，要保证水处理过程的完善和水化学工况的得当。采用除盐水作为补给水，是保证给水水质纯净的前提。在此前提下，采用氧化性水工况可以有效地减轻高参数机组的结垢、积盐和腐蚀。
同时加强汽水品质的监测，对水汽指标从严管理，是保证电厂汽水品质优良，防止结垢、积盐和腐蚀的重要手段。首先，从防止介质浓缩腐蚀的角度出发，应当控制给水的碳酸盐含量、Clˉ的含量和pH值在合适的范围内。如果因为凝汽器泄漏，使给水含盐量超过2mg/L时，应立即停机，采取堵漏措施，消除凝汽器泄漏。其次，加强在线仪表的维护保养，并每周对在线仪表和在线pH计进行一次标定，确保在线仪表工作正常。
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2.2提高凝汽器密封性、防治凝汽器泄漏
在凝汽式电厂中，凝汽器铜管如发生泄漏不仅会带入大量的盐类、固形物，造成热力系统结垢和垢下腐蚀，同时还带入大量的氧、C等不凝气体造成系统氧和pH值不合格，从而导致腐蚀，使给水铜、铁超标，进一步引起水冷壁结垢腐蚀。
所以加强对凝汽器铜管的管理，充分利用现有技术和方法尽量缓减铜管的磨损腐蚀，延长更换周期和减少凝汽器的泄漏尤为重要。具体的措施主要有向循环冷却水中添加水质稳定剂并进行杀菌除藻等处理；对凝结水水质进行连续监测，一旦出现凝结水水质异常立即采取相应措施，必要时进行停机检查和清洗。
2.3优化煤粉细度、确保燃烧器煤粉分布均匀
在锅炉设计和改造过程中应该尽量减少煤粉管道的弯头及长度，尽量使得通往各燃烧器的煤粉管道的沿程阻力和局部阻力之和相近；燃烧器的煤粉管道应该有足够长度的直管段，从而在管道分叉后引至燃烧器之前，确保煤粉分布均匀；尽量避免在煤粉管道内发生旋转气流。同时还可以通过装设十字形的整流装置（即在管内安装十字形陷板）或加装导流板等措施减轻因弯头而引起煤粉惯性分离所产生的分布不均现象；在机组运行过程中应该尽量避免周期性地停掉个别给粉机的情况。通过优化调整设备和给粉工况，确保锅炉负荷下降到额定负荷的50～60%之前，均可通过全部的给粉机来均匀地改变供粉量，从而避免使个别燃烧器出现过量空气量增高的不良现象。
以上措施一般可以用来减轻因风粉分配不当、煤粉浓度不均匀等原因引起的腐蚀和磨损问题，从而防止锅炉水冷壁发生高温腐蚀。
2.4对水冷壁管采取有效处理措施
2.4.1在管壁进行高温喷涂防腐防磨
在不提高管子材料等级的前提下，采用电弧喷涂与等离子喷涂工艺，在水冷壁可能发生腐蚀的重点区域喷涂防磨防腐合金，可有效地保护水冷壁，使其不再发生高温腐蚀。工艺方法的选择主要是考虑涂层的致密性和对管子表面沉积物的隔离和抗渗透性能。电弧喷涂方法工艺简单，涂层很薄，对水冷壁几乎没有传热影响。目前，采用电弧喷涂技术喷涂水冷壁，有效使用周期可达五年，能满足电厂正常检修的需要。电弧喷涂的效率高、成本低，其涂层不仅结合强度高、孔隙率较低，而且涂层制备的成本低，特别适用于锅炉水冷壁管的现场喷涂。
2.4.2采用渗铝管防腐蚀
采用渗铝管作为水冷壁管也可以防腐，渗铝水冷壁钢管能减缓高温腐蚀，延长水冷壁管的使用寿命。金属钢材经表面渗铝后，其正常的渗层结构应由三部分组成，外层是铝原子浓度较高的氧化铝壳，中间为铝铁合金区，内层是基本金属，这种相结构决定其耐气体腐蚀效果显著，从而使钢材具有复合材料的性能，可以大大提高其抗高温氧化、抗腐蚀和抗飞灰磨损的能力。
2.4.3使用添加剂防止高温腐蚀
使用添加剂防止高温腐蚀的原理：利用添加剂和煤粉燃烧所生成的灰中的某些成分发生物理化学反应，生成具有很高熔点温度的稳定化合物，从而避免或减轻电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀。陶土、硅藻土、氧化镁或其他氧化碱等物质在防止锅炉管件高温腐蚀方面具有良好的效果。此外，氧化锑也是很好的防腐添加剂，因为氧化锑能够与氧化铁反应，生成化学吸附键，阻止SO2的氧化，减少了SO3的浓度从而降低锅炉管件的高温腐蚀。
2.4.4电弧喷涂技术
电弧喷涂技术是热喷涂技术的一种，热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到基体表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层，该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。
结束语
锅炉水冷壁管爆管事故直接影响锅炉的经济运行，特别是近年来水源污染的日益加剧，传统的水处理设备和控制方式已不能满足水质要求。因此，通过选择合理的控制方式、对水冷壁管采取有效处理及提高运行人员的素质对于保障锅炉给水的合格率、减少腐蚀、避免锅炉爆管事故的发生是十分重要的。
参考文献
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[2]周占发，姜天文. 220t/h煤粉锅炉水冷壁爆管原因分析及预防措施[J].化工科技，2011，19（2）.
论文作者:张存民,王旭亮
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：水冷论文; 锅炉论文; 电厂论文; 煤粉论文; 高温论文; 凝汽器论文; 涂层论文; 《电力技术》2016年第10期论文;