ICI 45T/h CFB项目高温过热器爆管的分析

刘丰怀 刁海亮

摘要： ICI公司45T/h CFB锅炉投入运行不足一月，过热器频繁爆管，割管检查发现，过热器管内壁有斑点腐蚀现象，部分管段内壁附有大量盐垢，针对此种现象，分析腐蚀成因，并找出避免过热器爆管的解决办法。

关键词： 垢下碱腐蚀;减温水品质

1.概况

巴基斯坦ICI公司订购济南锅炉集团有限公司45T/h中温中压 CFB锅炉一台，于2013年11月投入运行。锅炉高温过热器纵向布置于水平烟道内（如图1），高温过热器管规格为Φ38×5，材质15CrMoG（GB/T5310），过热蒸汽经喷水减温后进入高温过热器管系受热。锅炉运行不足月余，高温过热器便频繁发生爆管，泄漏点多集中在过热器管弯头内侧，运行日志监测显示高过管管壁未发生过超温现象，停炉检查也没有发现管壁迎风面存在明显的磨损或减薄。

图1  过热器示意图

2.高过蛇管腐蚀取样及分析

现场切割高过管段检查，发现在过热器管弯头处积有盐垢，厚度达到1mm左右（如图2），盐垢常温下可完全溶解于水，溶液呈碱性。

图2  管段弯头处盐垢

管内直段和弯头处离散的分布着2～4毫米斑点状腐蚀突起，每隔约3～5厘米便有一处，突起质地疏松，极易剥落，突起剥落后在管壁上留下深浅不一的凹坑（如图3）。腐蚀物研磨至粉末状，常温下可溶解于盐酸溶液，光谱分析证明溶液中存在Fe2+和Fe3+。

图3  管内壁腐蚀

3.腐蚀原因分析

对ICI公司热电车间工艺流程进一步排查发现：热电车间水处理采用二级反渗透工艺，未对RO水进行复床除盐，该RO水经除氧器热力除氧后加压作为锅炉给水，且高温过热器前减温水也取自锅炉主给水。RO水各项指标如表1所示：

表1：RO水各项指标

Na+严重超标的RO水被作为减温水直接喷入过热蒸汽中，在高温及碱性条件下，高过管中的游离铁与非铁成分及过热蒸汽组成一系列微电池，阳极上的Fe与OH-形成Fe（OH）2并向阴极过热蒸汽放出电子，阴极则由水分子吸收电子形成OH-并释放出H2，使阳极上不断得到OH-的再补充，如此循环反应如下：

Fe（OH）2  + 2NaOH → Na2FeO2 + 2H2O

3Na2FeO2 + 4H2O → Fe3O4 + 6NaOH + H2 ↑

最终水化形成不能起保护膜作用的疏松状Fe3O4并放出H2，而NaOH作为催化剂并未被消耗[1]，整个过程只是将金属Fe转变成磁性氧化铁：

3Fe + 4H2O + nNaOH → Fe3O4  + 4H2 ↑ + nNaOH

游离碱如NaOH高温下在过热器管金属表面上浓缩积垢，过度浓缩的碱与管壁上的游离铁发生上述电化学反应[2]，溶解金属保护膜形成铁酸根与次铁酸根离子的混和物，混合物被过热蒸汽溶解和剥离，使得金属管壁上留下一个个腐蚀凹坑，进而导致管壁减薄和高温下的热应力集中，最终造成过热器爆管。

4.结论

经过对腐蚀产物及减温水品质的分析，高过管发生的腐蚀为垢下碱腐蚀。为避免腐蚀，必须对减温水进行复床除盐处理，运行中监控减温水和饱和蒸汽品质，使汽水品质达到国家相关规定和标准，才能保证锅炉的安全稳定运行。

参考文献

[1]李茂林，林锡辉. 锅炉腐蚀原因分析及预防[J].暨南大学学报，2003;24（1）：97～99.

[2]徐洪.高压锅炉水冷壁碱腐蚀诊断与机理研究[J].中国电机工程学报，2003;23（2）：183～187.