張永勝，魏輝，何俊富，趙華，崔永(陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木719319)

0 引言

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，電力在居民生活以及社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，社會(huì)各界對(duì)于電力的需求量不斷加大，這對(duì)我國(guó)的電力企業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在此背景下，火電廠鍋爐腐蝕問(wèn)題一直是困擾火電廠企業(yè)發(fā)展的重要方面，很多火電廠都存在著不同程度的鍋爐腐蝕問(wèn)題，對(duì)于其安全運(yùn)營(yíng)形成了較大威脅。因此，對(duì)火電廠鍋爐腐蝕問(wèn)題進(jìn)行探究，提出具有針對(duì)性的解決建議具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是當(dāng)前很多火電廠面臨亟待解決的問(wèn)題。

1 火電廠鍋爐高溫腐蝕的危害

1.1 導(dǎo)致水冷管壁變薄

據(jù)有關(guān)研究表明，受到腐蝕與磨損的作用，火電廠鍋爐的水冷管壁厚度會(huì)以0.3 mm/a的速度受到腐蝕。在嚴(yán)重的鍋爐部分，例如水冷壁管厚度則會(huì)以1.0～1.5 mm/a速度減薄，嚴(yán)重威脅著火電廠鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性，形成了巨大的安全工作隱患。

1.2 引發(fā)突發(fā)性的爆管事故

火電廠鍋爐在日常工作運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，一方面受到較多燃煤的飛灰沖刷與撞擊，致使管壁受到磨損，降低鍋爐內(nèi)管壁的厚度。當(dāng)受到高溫作用的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生很大的爆管可能性；另一方面，突發(fā)性的爆管事件，需要進(jìn)行緊急停爐維修，影響火電廠原本正常的工作進(jìn)度，降低電量產(chǎn)值，額外增加工作人員的工作負(fù)擔(dān)以及相關(guān)費(fèi)用支出，對(duì)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響。

2 火電廠鍋爐腐蝕產(chǎn)生的原因

2.1 燃煤品質(zhì)較低

燃煤品質(zhì)不高，氧化物、硫和堿金屬等的含量較多，在高溫的作用下，爐內(nèi)腐蝕性物質(zhì)的濃度增加，就會(huì)加劇鍋爐腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。火電廠燃煤鍋爐在工作的時(shí)候會(huì)形成硫酸鹽、氯化物以及硫化物三種強(qiáng)腐蝕性的鹽。硫酸鹽主要會(huì)對(duì)鍋爐內(nèi)部受到高溫加熱的鍋爐表面產(chǎn)生腐蝕性，氯化物對(duì)鍋爐的高溫部位水冷壁管腐蝕最為嚴(yán)重，而硫化物則主要會(huì)腐蝕大型鍋爐的水冷壁管。據(jù)有關(guān)研究表明，我國(guó)火電廠鍋爐腐蝕的主要原因是氯化物與硫化物共同作用形成的，并且，在燃煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的硫化氫以及一氧化碳的高濃度也會(huì)加劇腐蝕速度[1]。較低品質(zhì)的燃煤就會(huì)含有較多的黃鐵礦(FeS2)，較多的硫原子形成硫化氫，與金屬性質(zhì)的鍋爐管壁發(fā)生反應(yīng)形成腐蝕。因此使用含硫物質(zhì)比較多的燃煤，會(huì)加劇爐內(nèi)腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。

2.2 爐膛高溫火焰的沖刷

火電廠鍋爐的爐內(nèi)溫度通常都極高，鍋爐內(nèi)的水冷壁、再熱器以及過(guò)熱器等部件長(zhǎng)時(shí)間處在一種高溫環(huán)境下同時(shí)受到飛灰等多種物質(zhì)的沖刷，很容易造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的腐蝕，引發(fā)爆管事件。特別是水冷管，會(huì)更容易受到高溫腐蝕的侵害。一方面，爐內(nèi)高溫會(huì)加快硫酸鹽的分解速度，進(jìn)而加快腐蝕的速度；另一方面，水冷管壁局部過(guò)高的溫度，特別是當(dāng)受到350 ℃以上高溫的強(qiáng)烈腐蝕的時(shí)候，很多附著在管壁的腐蝕附著物還有可能會(huì)形成高溫腐蝕問(wèn)題。如果沒(méi)有及時(shí)對(duì)腐蝕問(wèn)題進(jìn)行處理，非常容易造成因管壁較薄引發(fā)爐內(nèi)供熱問(wèn)題甚至產(chǎn)生爆管事件。爆管事件不僅僅會(huì)對(duì)正常設(shè)備運(yùn)行、工作的有序開(kāi)展造成影響，還會(huì)對(duì)職工的生命安全造成威脅，對(duì)居民供電產(chǎn)生影響等。其次，再熱器以及過(guò)熱器如果長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下很容易產(chǎn)生較多的高溫氧化皮，甚至表面出現(xiàn)大量鼓泡，最終因污垢量過(guò)多形成管內(nèi)阻塞，加上高溫的作用下產(chǎn)生爆管，形成重大事故，造成巨大損失。

2.3 飛灰的沖蝕

飛灰是火電廠的鍋爐在工作過(guò)程中一定會(huì)產(chǎn)生的物質(zhì)，因?yàn)槿济褐幸欢〞?huì)存在部分未完全燃盡的顆粒?；痣姀S鍋爐在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)中，受到未完全燃燒的煤粉飛灰沖刷，會(huì)形成一定程度的鍋爐尾部受熱表面磨損與腐蝕。在鍋爐工作時(shí)，較多燃煤顆粒以及未完全燃盡的煤煙、飛灰等進(jìn)入到鍋爐尾部受熱面，在高溫作用下產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)，與受熱面發(fā)生猛烈碰撞，導(dǎo)致受熱面管壁逐漸變薄，產(chǎn)生磨損及腐蝕[2]；另一方面高溫飛灰在強(qiáng)大的氣流作用下，對(duì)再熱器管壁產(chǎn)生缺氧性還原氛圍，加劇再熱器的腐蝕現(xiàn)象。

3 火電廠鍋爐腐蝕的防護(hù)對(duì)策

火電廠鍋爐受到水冷管壁、再熱器等受熱表面部位的腐蝕影響，對(duì)管壁厚度以及通暢度形成不利因素，對(duì)火電廠企業(yè)的安全運(yùn)行形成威脅。針對(duì)火電廠鍋爐受熱面腐蝕的問(wèn)題進(jìn)行深入研究，提出針對(duì)性的防腐措施，對(duì)于降低腐蝕引發(fā)的安全事故，提升電廠工作效率及安全性具有重要意義。

3.1 提升燃料品質(zhì)

在進(jìn)行火電廠鍋爐改造時(shí)，在燃煤選擇與使用上，首先在進(jìn)行燃煤采購(gòu)的時(shí)候盡量選擇含硫量較少的煤炭品種；其次，可以通過(guò)引進(jìn)科學(xué)的脫硫技術(shù)，例如：微波技術(shù)、強(qiáng)磁分離技術(shù)等方式進(jìn)行原煤的預(yù)處理，降低燃煤中的硫含量，進(jìn)而在本質(zhì)上減少硫元素的產(chǎn)生。在進(jìn)行脫硫技術(shù)的選擇時(shí)，還要重點(diǎn)關(guān)注對(duì)于鍋爐煙道里邊灰塵堆積清除工作的開(kāi)展，杜絕因殘余物堆積對(duì)煙道形成的不良影響。

3.2 加大燃煤細(xì)度

在進(jìn)行充分的脫硫預(yù)處理之后，在燃煤上還要進(jìn)一步控制燃煤的顆粒細(xì)度，盡可能地降低燃煤顆粒大小，并且均勻化。較粗的燃煤會(huì)加大燃燒困難，形成較多的未燃盡飛灰，對(duì)鍋爐設(shè)備造成沖蝕與磨損，形成高溫腐蝕[3]。因此需要采用顆粒大小分離器、磨煤器等設(shè)備的使用對(duì)燃煤進(jìn)行進(jìn)一步加工處理。

3.3 運(yùn)用高溫低氧技術(shù)

高溫低氧技術(shù)指的是通過(guò)超800 ℃的高溫空氣在鍋爐內(nèi)的注入，將爐內(nèi)氧氣濃度控制在15%以下，并且讓燃料伴隨高溫氣流進(jìn)入鍋爐內(nèi)燃燒。通過(guò)此種辦法能夠有效降低，甚至杜絕鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問(wèn)題和鍋爐高溫受熱面受到的高溫腐蝕問(wèn)題的形成。同時(shí)通過(guò)爐內(nèi)低氧燃燒，能夠有效減少三氧化硫物質(zhì)的形成，從而降低鍋爐尾部受熱面受到的腐蝕損害程度。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，高溫低氧的技術(shù)方式就已經(jīng)推廣運(yùn)用，有效提高了鍋爐的運(yùn)行效率，降低了低碳氧化物形成的污染問(wèn)題，對(duì)能源損耗的降低、提升火電廠鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

3.4 更換鍋爐關(guān)鍵部件材質(zhì)

在進(jìn)行火電廠鍋爐改造時(shí)，不僅要重點(diǎn)進(jìn)行新技術(shù)新方法的運(yùn)用，在新材料選擇上也要重點(diǎn)關(guān)注。針對(duì)火電廠鍋爐中的水冷壁管、再熱器等關(guān)鍵并且容易遭受腐蝕的部位，更換抗腐蝕性較強(qiáng)的材料，提高火電廠鍋爐關(guān)鍵部位的抗腐蝕性。比如充分發(fā)揮陶瓷、玻璃或者搪瓷等物質(zhì)強(qiáng)度高且耐磨性好等優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用到空氣預(yù)熱器裝置中，提升鍋爐內(nèi)空氣預(yù)熱器的防腐蝕能力。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表示，搪瓷管的維持硬度明顯優(yōu)于金屬的維持硬度，并且其具有光滑的表面，抗污染能力強(qiáng)，耐磨性比較高，能夠有效降低飛灰對(duì)其造成的磨損情況。除此之外，搪瓷管較強(qiáng)的耐酸性以及導(dǎo)熱性，可以最大程度上降低硫酸以及酸性環(huán)境對(duì)鍋爐設(shè)備產(chǎn)生的影響[4]。所以在進(jìn)行鍋爐關(guān)鍵部件材質(zhì)的選擇應(yīng)用上，搪瓷具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。

3.5 改進(jìn)還原性氣氛

針對(duì)當(dāng)前火電廠鍋爐腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，可以采用改進(jìn)還原性氣氛的方式進(jìn)行腐蝕問(wèn)題的改善：首先，可以在水冷管壁上加設(shè)飛灰監(jiān)測(cè)裝置，增加能夠方便調(diào)節(jié)的貼壁風(fēng)裝置，保障風(fēng)況符合鍋爐內(nèi)部要求；其次，根據(jù)鍋爐內(nèi)部溫度符合的變化及監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整風(fēng)量及風(fēng)力；最后，可以通過(guò)加大雙通道燃燒器的風(fēng)力寬度進(jìn)行還原性氣氛的改進(jìn)。

3.6 采用熱噴涂技術(shù)

運(yùn)用熱噴涂技術(shù)，能夠較為有效地解決火電廠鍋爐高溫腐蝕問(wèn)題。通過(guò)在鍋爐水冷管壁等部位運(yùn)用電弧噴涂或離子噴涂等熱噴涂方法，在鍋爐容易受到腐蝕的部位進(jìn)行噴涂，在其表面形成高強(qiáng)度、高密度、低氧化物的保護(hù)層。而且，電弧噴涂技術(shù)成本低、安全性強(qiáng)并且能源利用率高，對(duì)能源的使用率達(dá)到了六成到七成。綜合多方面考慮，采用電弧噴涂技術(shù)是火電廠進(jìn)行鍋爐腐蝕改造的重要手段，在惡劣環(huán)境中的優(yōu)異表現(xiàn)使得電弧噴涂技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火電廠的鍋爐燃燒工作過(guò)程是一個(gè)十分繁雜的工作，鍋爐腐蝕問(wèn)題如果得不到有效的解決將嚴(yán)重威脅火電廠的安全生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)。在解決火電廠鍋爐腐蝕問(wèn)題的時(shí)候，從火電廠實(shí)際工作出發(fā)，充分查找腐蝕的類型以及形成原因，進(jìn)行火電廠鍋爐的腐蝕防范，采用有效的方式與技術(shù)，進(jìn)行科學(xué)合理的防護(hù)措施制定，切實(shí)改善目前嚴(yán)重困擾火電廠鍋爐腐蝕問(wèn)題，對(duì)提高火電廠工作效率與安全運(yùn)營(yíng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。