热电厂锅炉高温过热器管磨损原因与防磨技术分析

黄舜尧

【摘 要】本文分析某热电厂锅炉高温过热器管磨损减薄原因，并对高温过热器管防磨技术进行分析，提高锅炉的经济运行与安全运行。

【关键词】热电厂；锅炉

1.设备简介

福建省某味精有限公司热电厂1#锅炉是由湘潭锅炉有限责任公司设计制造，江苏金马工程有限公司安装。该锅炉系单汽包自然水循环、循环流化床锅炉，型号为：XTG-40/3.82-M，采用单锅筒横置式、单炉膛、自然循环、全悬吊结构、全钢架Π形布置，主要由炉膛、旋风分离器、水平烟道和尾部烟道组成。炉膛采用光管水冷壁，水平烟道布置1组高温过热器，尾部竖井烟道布置1级低温过热器、两组光管省煤器及一次、二次风空气预热器。该锅炉累计运行小时数已超过5万小时。

在锅炉燃烧系统中，煤粉通过给煤机进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一次、二次风机提供。一次风机输出的空气经一次风空气预热器加热后，通过左右两侧风道引入水冷风室，通过水冷风室上方布风板风帽进入炉膛。二次风机输出的空气经二次风预热器加热后，通过分布在炉膛前后墙上的风口喷入炉膛，具有补空气、强化扰动的作用。煤粉与空气在炉膛内流动、掺混燃烧，并与布置在四周的水冷壁进行热交换。炉膛内燃烧后的烟气携带大量未燃烬炭粒，在炉膛上部进行二次燃烧。掺杂大量灰料的烟气经炉膛出口进入水平烟道，在水平烟道分别与高温过热器对流换热。烟气经水平烟道后，进入旋风分离器，其中大颗粒灰料被分离出来，经返料器重新进入炉膛，实现循环燃烧。经旋风分离器分离后的烟气依次经转向室、低温过热器、省煤器、一次风空气预热器、二次风空气预热器。由于该锅炉采用循环流化床燃烧原理，可通过向炉膛添加石灰石，降低烟气的SO2的含量。采用低温与空气分级供风燃烧技术，可显著抑制NOX的产生，具有极高的综合利用价值。

2.高温过热器管磨损情况分析

2.1 磨损情况说明

在该锅炉2012年内部检验过程中，发现部分高温过热器管存在严重磨损减薄现象，经现场超声波测厚检测，高温过热器管实测最小壁厚为1.4mm。查阅锅炉技术资料，该高温过热器管材质为12Cr1MoVG，公称壁厚为4mm，最小需要壁厚为1.488mm。本次高温过热器管测厚部位与测厚记录详见图1、表1。

2.2 高温过热器管磨损、腐蚀机理研究

高温过热器管磨损减薄机理极为复杂，与燃料的种类和飞灰的磨损特性有很大的关系，如飞灰的颗粒度、硬度、烟气温度、烟气流速、管排布置、管子的耐磨性等。由于循环流化床锅炉的飞灰中含有大量未熔化的高硬度矿物质，如石英砂、铁矿石和石灰石等。这些大小不一、形状各异的杂质混杂在烟气流中，高速冲刷管子表面，磨掉管子表面的氧化物和金属表层微观颗粒。烟气流速与高温过热器管磨损速率呈三次方正比关系，流速越高，烟气颗粒浓度越大，管子磨损越快。高温过热器管腐蚀主要影响因素是燃煤的含硫量，锅炉在运行过程中，高温过热器管温度高达850℃以上，由于燃煤中的硫等杂质的存在，导致高温过热器管易发生高温腐蚀。参与高温腐蚀有危害物主要有燃烧过程中产生的SO2、SO3、H2S、HCl、碱金属盐等，是多种化全物在高温环境下对金属管壁进行复杂、动态的腐蚀过程。其中，硫化物是高温过热器管产生高温腐蚀的主要因素。一是烟气中的硫化氢与管壁产生的腐蚀，硫化氢在高温下产生硫原子，硫原子与管子中的铁发生反应生成硫化铁；二是由不可燃硫在高温作用下生成硫酸盐混入灰分熔敷于金属管壁，降低其高温机械性能，实际上导致高温过热器管有效壁厚减少，降低其有效承载能力。

2.3 磨损原因分析

该台锅炉高温过热器管排产生磨损原因有以下几个方面：

①该台锅炉采用无烟煤与煤矸石掺烧方式，煤质较差，导致烟气中飞灰的颗粒度、硬度较大，还含有大量的铁矿石与石灰石。烟气高速冲刷高温过热器管表面，磨掉管子表面金属氧化物与母材，造成管子磨损减薄。

②高温过热器管排布置在水平烟道，后侧布置两个旋风分离器，由于循环流化床的结构特性，导致水平烟道靠近炉墙两侧烟气流速大幅增加，导致高温过热器管在靠近炉墙两侧部分管排产生较为严重磨损减薄。

③该组高温过热器管排仅前数第1管排迎风面布置有防磨瓦，导致后部未布置防磨瓦管排防磨能力不足，进一步加大高温过热器管排发生磨损减薄的概率。

3.高温过热器管防磨技术分析

①根据该台锅炉燃烧煤种特性，调整掺烧煤种比例或改烧无烟煤，改善烟气中灰分含量，从源头上降低高温过热器管产生磨损减薄概率。

②选用合适的高温过热器管防磨涂料。在涂料的选用过程中，应选用能够在金属管材表面形成一层保护层，该保护层能够有效提高管材的高温强度、耐高温特性及耐高温磨损等，从而延长高温过热器管的使用寿命。

③在高温过热器管磨损严重部位，加装防磨瓦，避免管材直接与烟气接触，防止管排发生磨损减薄。

4.结论

在锅炉实际运行过程中，应根据锅炉高温过热器管的实际磨损情况，及时采取相应防磨措施，延长高温过热器管使用寿命，充分发挥锅炉自身的经济价值，保障社会经济的快速发展。

【参考文献】

[1]姬新峰.循环流化床锅炉承压部件磨损原因分析及预防.机械与电子，2010，（23）：616、658.

[2]李庆义.锅炉尾部受热面管磨损及处理方法.热力发电，2011，40（3）：78-80、81.