在大型鍋爐噴涂的使用中,水冷壁是布置在爐膛內(nèi)壁面上主要用水冷卻的受熱面,也是鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面。鍋爐的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生氣體,其中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)水冷壁管不可避免的會(huì)造成一定腐蝕,導(dǎo)致鍋爐的有效承載能力下降,降低了鍋爐使用的安全性,也會(huì)直接影響到鍋爐的正常運(yùn)行。因此,關(guān)于鍋爐水冷壁防腐的研究與探討,對(duì)大型鍋爐的安全使用有重要意義。
一、水冷壁腐蝕的部位特征
鍋爐水冷壁的腐蝕壁面通常呈塔狀,主要發(fā)生在燃燒器附近的向火側(cè)熱負(fù)荷高的區(qū)域,而管子中間的腐蝕比兩側(cè)要輕一些。這是因?yàn)橄蚧饌?cè)的水冷壁正面常常受到氣流的沖刷,灰渣不易黏附;而兩側(cè)與鰭片間的凹處由于沒(méi)有氣流的直接沖刷,又由于渦流的作用,容易沾附熔化后的灰?;蛭慈急M的油滴,為腐蝕創(chuàng)造了條件,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后就造成了水冷壁向火側(cè)正面比兩側(cè)壁面腐蝕程度低的現(xiàn)象。
二、鍋爐水冷壁腐蝕的危害
鍋爐水冷壁管的高溫腐蝕使鍋爐運(yùn)行中存在的嚴(yán)重問(wèn)題,會(huì)給正常的工作帶來(lái)直接的危害,一方面會(huì)使管壁變薄,每年約1毫米左右,這樣的現(xiàn)象不僅會(huì)形成安全運(yùn)行的嚴(yán)重隱患,也會(huì)增加鍋爐的臨時(shí)性檢修和大修的工作量,造成很大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。另一方面,由于水冷壁的腐蝕問(wèn)題,很有可能會(huì)造成水冷壁管突發(fā)性的爆炸事故,導(dǎo)致緊急性的停爐檢修,這樣不僅會(huì)打亂正常的供暖秩序,影響正常的供暖,而且會(huì)大量增加工人們的勞動(dòng)強(qiáng)度,以及額外的檢修費(fèi)用,直接影響到員工的生活和企業(yè)的效益。

三、水冷壁管腐蝕的原因
水冷壁管的高溫腐蝕主要由膛內(nèi)火焰溫度、燃煤含硫量和水質(zhì)三方面的因素綜合導(dǎo)致。
由于鍋爐使用的燃煤中存在大量的硫及其他有害雜質(zhì),在鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中,爐內(nèi)溫度可以達(dá)到1600℃,這樣的高溫作用下,使得燃燒煤中存在的硫和其他有害雜質(zhì),對(duì)水冷壁形成了高溫腐蝕,導(dǎo)致了還原性氣氛腐蝕,金屬氧化物燃燒過(guò)程中形成的熔融鹽類腐蝕以及硫化物溶于水生成的H2SO4腐蝕,這些是造成壁厚減薄和水冷壁爆管的主要原因。
高溫腐蝕的危害物主要包含了燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的硫化物、堿金屬鹽及礬鹽類,這些化學(xué)物在高溫作用下共同對(duì)管壁進(jìn)行了復(fù)雜的腐蝕過(guò)程。其中的主要因素是燃煤中硫化物的高溫腐蝕,高硫煤在鍋爐中氧量不足的環(huán)境下燃燒,容易產(chǎn)生硫化氫等腐蝕性氣體,煙氣中的含硫物在高溫下產(chǎn)生單原子硫,與管路中的鐵反應(yīng)生成硫化鐵,在高溫下會(huì)破壞管壁的保護(hù)膜,侵蝕管子直接與金屬鐵反應(yīng),導(dǎo)致金屬管壁的不斷減薄形成腐蝕。另一種是不可燃硫在高溫作用下生成硫酸鹽,和燃燒的灰粉混合,附在了管壁的表面上形成腐蝕,導(dǎo)致了水冷壁管有用壁厚的減小,降低了水冷壁管的高溫機(jī)械性能,使水冷壁的有效承載能力不斷下降。此外還有對(duì)使用的水沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理,導(dǎo)致鍋爐上結(jié)垢嚴(yán)重,逐漸地堵塞水冷壁管,在長(zhǎng)期的高溫作用下,使得水冷壁管逐漸銹蝕造成壁厚的減小。
四、大型鍋爐水冷壁的防腐措施
水冷壁的腐蝕會(huì)導(dǎo)致其承載能力下降,管壁的厚度減薄甚至導(dǎo)致爆管的情況,直接關(guān)系到鍋爐的安全運(yùn)行,發(fā)生爆管情況還會(huì)增加大量的人力、物力和維修費(fèi)用的投入,造成安全隱患與資源的浪費(fèi),因此對(duì)水冷壁管的腐蝕要采取有效的防腐措施。
根據(jù)水冷壁管腐蝕產(chǎn)生的原因,可以制定相應(yīng)的防腐方法。
1、直接有效的防腐措施是對(duì)水冷壁管進(jìn)行噴涂防磨防腐涂層的處理,在受腐蝕的構(gòu)件表面覆蓋耐腐蝕的隔離層,進(jìn)行表面的防護(hù)。涂刷材料的塑性和熱膨脹性等要能夠適應(yīng)鍋爐內(nèi)環(huán)境及脫硫裝置,否則在使用中容易產(chǎn)生脫層;可以進(jìn)行電鍍或熱滲鍍,這種鍍層的覆蓋性和結(jié)合度都較好,但在現(xiàn)場(chǎng)拼焊中,鍍層會(huì)因技術(shù)原因出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),降低其使用性能;也可以進(jìn)行熱噴涂,這種方法很適合現(xiàn)場(chǎng)操作,能夠提供多種性能涂層,可以對(duì)已有設(shè)備的未防護(hù)部分進(jìn)行追加防護(hù)或?qū)Ψ雷o(hù)部分進(jìn)行再次防護(hù)。

2、調(diào)整風(fēng)速,避免火焰直接沖刷水冷壁。鍋爐通常采用鋼球磨中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)乏氣送粉,要調(diào)整磨煤機(jī)較佳的通風(fēng)量,減少磨煤機(jī)通風(fēng)量,調(diào)整再循環(huán)風(fēng)量,使得即不會(huì)影響制粉系統(tǒng)磨煤出力,又避免火焰直接的沖刷水冷壁,以減少射流偏轉(zhuǎn)和氣流貼壁,改善水冷壁附近的氣氛,減緩腐蝕速度。
3、控制入爐煤的含量,特別要注意發(fā)熱量,揮發(fā)分含量及含硫量等參數(shù)。嚴(yán)格控制煤粉的細(xì)度,保證煤粉其均勻性??梢哉{(diào)整粗粉分離器的擋板開(kāi)度,增加磨煤機(jī)內(nèi)小徑鋼球的比例,調(diào)整回粉閥的動(dòng)作周期,增加磨煤機(jī)裝球量。
4、合理組織燃燒空氣動(dòng)力工況,可以調(diào)整燃燒器出口的風(fēng)直徑,在保證爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)的同時(shí),保證每個(gè)燃燒器的出口風(fēng)粉處于比較好的狀態(tài)。在保證爐內(nèi)上下層燃燒器之間平均氧量的前提下,使同層燃燒器的風(fēng)粉限度的保持均勻,由此確保熱負(fù)荷能夠沿爐膛寬度均勻的分布,防止水冷壁的局部高熱負(fù)荷,減少腐蝕。
5、可以在鍋爐供水回路加裝軟化水處理設(shè)備,提高水質(zhì)確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。這樣可以減少水冷壁管內(nèi)結(jié)垢,保證水冷壁管的水流暢通,減少水質(zhì)原因造成的水冷壁銹蝕,從而增加水冷壁管的使用壽命,在操作上簡(jiǎn)單實(shí)用。
6、減少尾部煙道漏風(fēng),可以在小修中對(duì)尾部煙道防爆門(mén)進(jìn)行更換,并對(duì)煙道和空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)處進(jìn)行堵漏密封工作,使得在滿負(fù)荷工況運(yùn)行狀態(tài)下,在引風(fēng)機(jī)額定電流的適用范圍內(nèi),盡量開(kāi)大引風(fēng)機(jī)擋板,以保證爐膛出口的過(guò)??諝饬俊?/p>
7、此外還可以采用低氧燃燒的技術(shù),改善高硫煤在氧量不足情況下的燃燒情況,減少燃煙中的含硫量,也可以使用添加劑,或合理的控制爐膛出口的煙溫,減少對(duì)水冷壁的腐蝕。
本文主要分析了水冷壁腐蝕產(chǎn)生的原因及危害,并探討了一些相關(guān)的緩腐防腐措施。造成大型鍋爐水冷壁腐蝕的原因有很多,通過(guò)近年來(lái)的發(fā)展,對(duì)于克服水冷壁的腐蝕已經(jīng)探尋到了多種有效地解決方法,在此基礎(chǔ)上,通過(guò)不斷地實(shí)踐改進(jìn),不斷提高對(duì)于防腐措施的研究水平,在之后的工作管理中,能夠綜合運(yùn)用不同的方法解決水冷壁腐蝕的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全運(yùn)行。