600MW超临界锅炉水冷壁泄漏原因分析及防范措施

卢宾文

（安徽华电宿州发电有限公司，安徽 宿州234000）

1 设备概述

华电安徽宿州电厂#1锅炉是由东方锅炉（集团）股份有限公司与日本巴布科克—日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的600MW超临界直流炉，型号为DG1900／25．4－Ⅱ3。它采用单炉膛、＊型露天布置、前后墙对冲燃烧方式、尾部双烟道，再热汽温采用烟气挡板调节，于2007年7月投产。

锅炉水冷壁由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁2种不同的结构组成，都采用膜式结构，两者间由过渡水冷壁转换连接，水冷壁总体布置如图1所示。螺旋水冷壁由474根管子组成，管子规格、材质为Φ38．1×7．5／SA213T2。燃烧器开孔数量24个，燃尽风开孔数量4×2个，侧燃尽风开孔数量2×2个，吹灰孔数量52个（侧墙各9个，前后墙各17个）。

图1 水冷壁总体布置

2 水冷壁爆管情况

2012年9月11日，机组补水量大量增加，维护人员现场检查锅炉本体，发现#1锅炉C07吹灰器附近（标高46m炉后墙距南墙约4m处）有明显泄漏声音，确认C07吹灰器附近水冷壁管泄漏。9月13日，机组停运后通过小型升降吊笼检查发现C07吹灰器吹扫孔上下各一根管道发生泄漏，吹灰器下部泄漏管道有明显的长期超温过热胀粗，爆口呈鱼嘴型（图2）。割管后对附近管子及联箱进行了检查，未见异物堵塞，对泄漏管段进行了更换。9月14日，#1锅炉注水打压1．5MPa，维护部人员通过人孔门对螺旋水冷壁进行检查，发现A03吹灰器附近（标高38m炉右墙距后墙约3m处）水冷壁管有泄漏现象。进一步检查发现A03吹灰器吹扫孔下部3根水冷壁管泄漏，图3中泄漏点1管壁减薄严重，经确认该水冷壁管和C07附近过热胀粗泄漏的管子为同一根，随即对泄漏管段进行了更换。16日凌晨，#1锅炉点火启动。

图2 CO7吹灰器下部爆口图

图3 A03吹灰器下部爆口图

3 水冷壁爆管原因分析

经过对A03吹灰器区域进行检查，发现该区域水冷壁存在高温腐蚀现象，水冷壁表面的高温腐蚀层在吹灰蒸汽的吹扫下剥离，新的水冷壁管继续高温腐蚀，腐蚀层继续剥离，从而导致A03吹灰器下部管壁减薄严重泄漏，泄漏点1对泄漏点2、3水冷壁管进行冲刷，从而导致管壁减薄泄漏。由于A03下部泄漏点1处漏水严重，该水冷壁管向上供水不足，最终导致C07吹灰器下部管段过热泄漏。

经过分析，水冷壁高温腐蚀是水冷壁管泄漏的主要原因，公司技术人员对腐蚀水冷壁表面氧化层进行了取样，经电科院化验，氧化层中FeS含量高达24．0%，属于典型硫化物型腐蚀。检查#1锅炉入炉煤质分析报告，入炉煤含硫量在0．7%～0．9%之间，最高达到1．69%，远高于设计煤种0．4%的要求，导致烟气中硫化物过高，容易在水冷壁上形成还原性气氛，导致水冷壁高温腐蚀。

4 水冷壁爆管防范措施

（1）前后墙对冲布置的低氮燃烧器，锅炉左右墙热负荷高，为了降低炉膛出口NOx的含量，喷燃器区域属于缺氧燃烧，火焰达到中间部位时还原性气氛较浓，如果烧的煤质含硫量偏离设计值较多，容易造成高温硫腐蚀。降低入炉煤的含硫质量分数，可从根本上避免水冷壁的高温腐蚀。

（2）加强燃烧调整，提高二次风的旋流强度，保证煤粉快速燃烧，适当增加中间2只燃烧器的煤粉量，减少两侧燃烧器的煤粉量，以降低侧墙水冷壁处的还原气氛，从而减缓水冷壁的高温腐蚀速率。

（3）煤质变化时应通过试验来确定燃烧器合理配风，在确保NOx不超标的情况下，尽量减小燃尽风的开度，确定合理的过量空气系数，在不同负荷下确定相应的最佳氧量。

（4）水冷壁存在大面积高温腐蚀时，可采用防腐蚀材料在水冷壁外壁热喷涂 NiCr、Ni、Cr、Al或Fe、Cr、Al等合金，可在一定程度上减缓水冷壁的高温腐蚀速率。

（5）根据 GB／T9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》，对水冷壁管强度进行校核计算，在设计压力下，Φ38．1×7．5／SA213T2管材的最小允许厚度为5．625mm，对高温腐蚀区域的管壁进行测厚，更换管壁厚度低于5．6mm的管段。

（6）定期对炉膛蒸汽吹灰器入口压力进行校验，防止蒸汽压力过高吹损水冷壁管。利用停机机会检查蒸汽吹灰器喷口行程，确保喷口与水冷壁管距离≥45mm。

5 结语

自从发现水冷壁存在高温腐蚀现象后，该公司高度重视燃烧调整和入炉煤的含硫量，在2013年#1机组大修时对水冷壁两侧墙高温腐蚀区域（标高15～35m）进行了防腐喷涂。2014年春节#1机组备用停机时对水冷壁进行了检查，水冷壁表面无新增高温腐蚀氧化层，水冷壁无明显减薄，证明了公司采取的措施是卓有成效的，确保了机组安全稳定运行。

［1］高全，张军营，丘纪华，等．燃煤电站锅炉高温腐蚀特征的研究［J］．热能动力工程，2007（3）

［2］丘纪华，李敏，孙学信，等．对冲布置燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀问题的研究［J］．华中理工大学学报，1999（1）