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锅炉运行技术问答及解答.doc 264页
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锅炉运行技术问答
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基础知识
1、试述火力发电厂主要生产过程？
火力发电厂(以燃煤发电厂为例)主要生产过程是：储存在储煤场(或储煤罐)中的原煤由输煤设备从储煤场送到锅炉的原煤斗中,再由给煤机送到磨煤机中磨成煤粉。煤粉送至分离器进行分离,合格的煤粉送到煤粉仓储存(仓储式锅炉)。煤粉仓的煤粉由给粉机送到锅炉本体的喷燃器,由喷燃器喷到炉膛内燃烧(直吹式锅炉将煤粉分离后直接送入炉膛)。燃烧的煤粉放出大量的热能将炉膛四周水冷壁管内的水加热成汽水混合物。混合物被锅炉汽包内的汽水分离器进行分离,分离出的水经下降管送到水冷壁管继续加热,分离出的蒸汽送到过热器,加热成符合规定温度和压力的过热蒸汽,经管道送到汽轮机作功。过热蒸汽在汽轮机内作功推动汽轮机旋转,汽轮机带动发电机发电,发电机发出的三相交流电通过发电机端部的引线经变压器什压后引出送到电网。在汽轮机内作完功的过热蒸汽被凝汽器冷却成凝结水,凝结水经凝结泵送到低压加热器加热,然后送到除氧器除氧,再经给水泵送到高压加热器加热后,送到锅炉继续进行热力循环。再热式机组采用中间再热过程,即把在汽轮机高压缸做功之后的蒸汽,送到锅炉的再热器重新加热,使汽温提高到一定(或初蒸汽)温度后,送到汽轮机中压缸继续做功。
2、什么叫工质？火力发电厂常用的工质是什么？
能实现热能和机械能相互转换的媒介物质叫工质。火力发电厂常用的工质是水蒸气。
3、什么叫工质的状态参数？工质的状态参数是由什么确定？
凡是能表示工质所处的状态的物理量，叫工质的状态参数。工质的状态参数是由工质的状态确定的，即对应于工质的每—状态的各项状态参数都具有确定的数值，而与达到这一状态变化的途径无关。
4、工质的状态参数有哪些？其中哪几个是最基本的状态
工质的状态参数有压力、温度、比容、内能、焓、熵等。其中压力、温度、比容为基本状态参数。
5、什么叫压力？
单位面积上所受到的垂直作用力称为压力，以符号P表示。
6、什么叫大气压力？
包围在地球外表面的空气（大气）因其自身的重力而对地面上的物体产生的压力称为大气压力，简称大气压。Pb表示。
7、什么叫标准大气压？
将纬度45℃海平面上的常年平均大气压力定为“标准大气压”或称“物理大气压”。
8、什么叫绝对压力？
以绝对真空为零点算起时的压力值称为绝对压力，用符号P表示。
9、什么叫表压力？
以大气压力Pa为零点算起的压力（即压力表测得的压力）称为表压力，用Pg表示。
10、什么叫真空度？
工质的绝对压力P小于当地大气压力时称该处具有真空，大气压力Pa与绝对压力的差值称为真空值，真空值也称负压，真空值与当地大气压力比值的百分数称为真空度，即真空度＝Pa-P/Pa×100%。
11、绝对压力与表压力有什么关系？
绝对压力P等于表压力Pg加上大气压力Pa ,即P＝Pg+Pa
12、理想气体与实际气体有什么区别？
理想气体是人为地不考虑气体分子本身占有的体积，不考虑分子之间引力的气体，实际气体是自然界实际存在的气体。
13、理想气体的状态方程式是什么？
对于理想气体，在任何平衡状态下，其压力与比容的乘积与温度之比值应为一个常数，即：PV/T＝K或PV＝RT
14、什么是比热容？
单位数量的物质温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量称为该物质的比热容。用符号C表示，单位是kj/（kg·℃）
15、何谓热容量？
一定数量的物质温度升高或降低1℃，所吸收或放出的热量称为该一定数量物质的热容量。热容量＝mc。其中：m为物质的质量，kg；c为物质的比热容，kj（kg·℃）。
热容量的单位为kj/℃
16、什么是饱和状态？什么叫饱和蒸汽和过热蒸汽？
液体与蒸汽的分子在相互运动过程中，当由液体中跑到蒸汽空间的分子数，等于由蒸汽中返回液体的分子数而达到平衡时，这种状态称为饱和状态。处于饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽。在同一压力下，温度高于饱和温度的蒸汽叫做过热蒸汽。
17、过热蒸汽的产生需要经过哪几个过程？
一般分为三个阶段：
（1）水的等压预热过程。即从任意温度的水加热到饱和水，所加的热量叫做液体热或预热热。
（2）饱和水的等压汽化过程。即从饱和水加热变成干饱和蒸汽，所加的热量叫做汽化热（汽化潜热）
（3）干饱和蒸汽的等压加热过程。即从干饱和蒸汽加热到任意温度的过热蒸汽，所加的热量叫做过热热。
18、什么叫汽化？有哪两种方式？
物质从液态转变汽态的过程叫汽化。汽化有蒸发和沸腾两种形式。
19、什么叫蒸发和沸腾？
液体表面在任意温度下进行比较缓慢的汽化的现象叫蒸发。
在液体表面和内部同时进行剧烈的汽化现象叫沸腾。
20、什么叫湿蒸汽的干度与湿度？
干饱和蒸汽的质量占湿蒸汽总质量的份额称为干度，用x表示。湿蒸汽中含有的饱和水的质量占湿蒸汽总质量的份额称为湿度，用（1—x）表示
正在加载中，请稍后...（四川大学化工学院& 四川成都& 610065；中国石化集团四川维尼纶厂& 重庆& 401254）
&&&&&&& 摘要：四川维尼纶厂新区1#、2#锅炉是30万吨/年醋酸乙烯项目配套公用工程项目。投运初期，1#、2#锅炉炉膛四角水冷壁发生多次爆管，全部集中在燃烧器框架区域，严重影响了锅炉装置的安全稳定生产。通过水冷壁爆管部位现场查验，并利用专业分析手段，对锅炉水冷壁管材料和结构设计两个方面进行详细分析发现，燃烧器固定方式设计缺陷是水冷壁爆管的主要原因。制定整改方案，将燃烧器原有槽钢框架改为角钢框架，并改变焊接位置。改造完成后锅炉运行至今，水冷壁未发生爆管。
&&&&&&& 关键词：水冷壁爆管；分析；燃烧器区域；应力；结构；
&&&&&&& 一、背景情况介绍
&&&&&&& 四川维尼纶厂新区1#、2#锅炉是30万吨/年醋酸乙烯项目配套公用工程项目。两台蒸汽锅炉均为460t/h高温高压自然循环汽包炉，型号为UG-460/9.8-M2。锅炉为单筒锅，自然循环，集中下降管，倒U型布置的固态排渣煤粉炉，锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁，炉顶、水平烟道及转向室均布置了顶棚、包墙膜式过热器和高、低温过热器，尾部竖井烟道中交错布置上、下级省煤器和上、下级空气预热器。2013年以来，两台锅炉水冷壁多次发生爆管，主要集中在炉膛四角燃烧器区域，一个月内同一弯管部位就发生3次爆管，这不仅严重影响了锅炉本身安全稳定运行，同时提高了非计划停开车生产成本，所以对水冷壁爆管原因进行分析和彻底解决水冷壁爆管问题显得极为紧迫和重要。
&&&&&&& 二、锅炉基本情况
&&&&&&& 1.设计参数
&&&&&&& 1.1锅炉设计参数（表1）：
&&&&&&& 1.2 煤质燃料特性（表2）：
&&&&&&& 1.3 主要性能指标（表3）：
&&&&&&& 2.缺陷宏观情况
&&&&&&& 该锅炉水冷壁管采用膜式水冷壁，材质20G，规格为&P60&6mm，是高温高压燃煤锅炉水冷壁常规配置。通过炉内水冷壁检查发现：⑴两侧靠近燃烧器的5根水冷壁未变形外，其余紧挨着约有100多根水冷壁管束，向外弯曲变形较严重。尤其在燃烧器两个打焦孔之间，靠前墙部位沿水平方向的最大变形量约为76mm，高度为5米左右，变形面积约为15m2；⑵炉膛内后墙有22根管束向内弯曲变形。该部位沿水平方向的最大变形量约为30mm，高度为3米左右，变形面积约为10m2。并对爆管部位进行割管取样，对水冷壁试样进行宏观检测、厚度和超声波检测发现，水冷壁外观情况比较好，壁厚并未出现减薄，爆管部位外表面光滑，在弯管处焊缝末端存在一周向裂纹，裂纹在样管表面呈直角形，开口较宽，断口上有很多韧窝，初步判断是应力集中所致。&
图1& 样管形貌
&&&&&&& 三、爆管原因分析
&&&&&&& 为了更加准确地找到水冷壁爆管原因，必须有可能导致水冷壁爆管的原因进行逐一分析，川维厂锅炉装置共有五台运行锅炉，燃料、锅炉软水、操作控制基本都一致，其他锅炉并未发生类似情况，所以燃料、水质和操作并不是引起1#、2#炉水冷壁爆管的原因。经过分析，水冷壁材料和锅炉及附件设计有可能是本次爆管的原因，首先从材料入手，对锅炉水冷壁管设计、制造资料进行了详细的查阅，设计及设备制造资料完整，符合设计要求。于是对试样进行材料化学成分、力学性能和金相分析。
&&&&&&& 1.材料分析
&&&&&&& 1.1 化学成分和力学性能分析
&&&&&&& 查阅该设备实际图纸和使用的水冷壁管的材质证书发现，水冷壁管相关质量证明文件齐全，执行标准和热处理状态 均符合设计要求。
&&&&&&& 从表4看出，水冷壁的化学成分和力学性能符合材料标准要求，能够完全满足我厂锅炉运行的工况。
&&&&&&& 1.2金相分析
&&&&&&& 对试样进行了组织全貌和晶粒度微观分析，组织委铁素体+珠光体，晶粒度8级，内外壁均无脱碳，满足设计和使用要求（图2）。
图2& 金相图
&&&&&&& 2.结构设计分析
&&&&&&& 鉴于水冷壁几次爆管均是锅炉四角水冷壁管束，且在燃烧器区域附近，于是对可能影响水冷壁自由膨胀的相关因数进行一一排查，对锅炉横向刚性梁腰形孔、燃烧器弹簧吊架、水冷壁膨胀导向装置进行试验，均达到要求，并未对水冷壁膨胀产生影响。遂对燃烧器固定框架区附近水冷壁管建立三维立体模型，对燃烧器角部水冷壁由进行编号，序号从1至22号管子。如图3俯视图和图4三维立体图所示，通过三维立体模型演示发现：⑴序号为1、2、3、8、11、12、13、17号管子属于被拉出炉膛，在总高度8120mm区域内，序号1、2、3、8、11、12、13、17号管至少有约7000左右长度不接受炉膛辐射放热。而其余管子与燃烧器槽钢框架焊接构成一次密封，在整个燃烧器区域高度内受到炉膛的辐射放热，所以序号为1、2、3、8、11、12、13、17号管子与其余管件存在一定程度的热偏差。⑵燃烧器区域框架依靠与序号8、序号17管子两侧的角焊缝，焊熘高6mm，焊缝长度6086mm进行焊接固定，在整个焊接长度范围内，水冷壁管未设置弯头，未考虑燃烧器框架与受热面管子的膨胀差，该处设计结构存在缺陷。⑶序号8和序号17管子，与框架焊接的底部最低点至水冷壁工地拼接焊缝标高11790mm，高度差仅720mm，在这个高度内，仅设置一个连续弯头（序号8弯管半径200mm，序号17弯管半径为120mm），即在整个燃烧器区域高度8120mm内，上述各种原因累计的涨差均由这720mm长度的连续弯头进行吸收。此弯头不足以吸收燃烧器区域涨差（序号17结构优于序号8结构），造成该部位（三维建模绿色弯头）应力过大（特别是在启停炉阶段）。
图4& 燃烧器区域水冷壁及燃烧器框架三维建模
&&&&&&& 通过对锅炉燃烧器区域水冷壁结构分析、汇总，得出结论：⑴是燃烧器区域水冷壁管所接受炉膛的辐射热不均，使该区域水冷壁管及管件存在一定程度的热偏差；⑵是燃烧器区域框架整体焊接在水冷壁管上，框架与水冷壁管之间的焊缝为单管角焊缝，且燃烧器框架刚性远远大于两侧水冷壁管，尚未考虑燃烧器框架与水冷壁管因接受炉膛辐射热不均的膨胀差。当锅炉正常运行时，炉膛内温度很高，焊缝位置的水冷壁管受到框架制约，无法自由膨胀；⑶是燃烧器框架底部区域水冷壁管设置的弯头柔性不足，刚性有余，当烧器区域水冷壁管的热膨胀应力累积作用到该处时，不足以吸收燃烧器区域存在的胀差，尤其是在启停等运行中，因热应力过大而频繁爆管。
&&&&&&& 通过水冷壁和燃烧区框架结构分析发现，燃烧器槽钢框架焊接在水冷壁上造成水冷壁各管束之间受热不均匀，自由膨胀量不同，是导致水冷壁爆管的主要因素；另外燃烧器底部水冷壁管只设置一个弯头无法吸收完燃烧器区域的胀差，是水冷壁爆管的次要因素。
&&&&&&& 四、解决对策
&&&&&&& 经过全面的分析发现，材料不是发生爆管的原因，燃烧器框架焊接固定方式和弯管设计是水冷壁受热不均多次发生爆管的主因，必须实施改造。
&&&&&&& 新的燃烧器固定方式结构设计必需考虑结构简单、固定可靠、具备炉膛水冷壁的膨胀间隙，并考虑一次密封内受热管与炉膛外非受热管热涨差，需要考虑非受热管具备足够的柔性以吸收涨差。鉴于角钢圈结构的柔性优于槽钢圈结构，同时它与水冷壁管的排列布局更合理，在锅炉启停等运行中，框架与水冷壁管接受辐射热的偏差较小，相互间的传热与等温性较好，且框架与受热面水冷壁管的热膨胀系数较接近，同意将原设计燃烧器区域的槽钢圈结构改为角钢圈结构，角钢固定框架两侧，分别焊接在1、2#和11、12#管上（双管焊接），实质上比原设计的槽钢固定框架两侧，分别焊接在8#和17#管上（单管焊接），其强度更好，相互间的受热更均。并在8#管原设计结构的基础上，新设计3个膨胀弯，以增加其柔性，避免再次撕裂。图5、图6和图7水冷壁角部简图和三维模型。
图5& 框架焊接示意简图
图 7 改造后的角部水冷壁俯视图
&&&&&&& 五、结论
&&&&&&& 1.通过对燃烧器固定架、弯管和爆管水冷壁进行整改，两台锅炉投运投运至今，锅炉水冷壁再没有出现类似情况下的爆管情况。
&&&&&&& 2.川维厂1#、2#水冷壁爆管原因并不多见，通过本案例的分析和整改，希望在以后的锅炉设计中能够给予一定的指导建议，减少运行期间水冷壁发生爆管的概率。
作者简介：
张立坤（1983-），男，2006年毕业于吉林大学建筑环境与设备工程专业 ，获学士学位，现在中国石化集团四川维尼纶厂设备管理处工作，中级工程师。
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锅炉水冷壁爆管的原因及处理措施
　　【摘要】锅炉是在电力公司中担当着重要的作用，也是民用取暖的热能供给源。锅炉设施的正常运行是企业生产、民用取暖的基本保障。但是，由于锅炉的长期不间断的运行，其薄弱环节水冷壁常发生爆管现象，影响电力企业的正常生产，同时给人们的生活和经济财产带来巨大的威胁。因此，本文针对锅炉水冷壁出现爆管现象原因进行了详细分析，并提出了解决此问题的相应措施，降低锅炉水冷壁爆管率，保证电力企业锅炉站正常运行。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-5210960.htm　　【关键字】锅炉；水冷壁爆管；处理措施 　　1 前言 　　电气化设施的使用是人类步进电气化时代的主要标志。电力工业在国民总体经济水平增长中扮演着重要的角色，社会的发展与电力工业的进步密切相关。锅炉站是电力公司输出电能和能量的基本载体，其安全、正常运行，对国家及区域的社会稳定都有一定的影响。由于锅炉的长时间处于高温、高压状态，很难保证锅炉不发生事故。一般情况下，锅炉的水冷壁、再热器管、省煤气管和过热器管等“四管”常出现爆管现象，也是锅炉设备中的薄弱环节，因此将制约着锅炉站的整体正常运行。“四管”爆裂事故不仅仅带来锅炉设施的停产，同时给区域经济和人们生活带来巨大的损失，对维持社会的稳定带来巨大的威胁。其中，锅炉水冷壁爆管率是四种事故中最常见的，也是最容易出现事故的薄弱环节。锅炉水冷壁爆管处的形貌特征如下图1所示， 　　（1）水冷比管外表面 （2）水冷壁管内表面 　　图1 水冷壁管爆管处内外管表面特征 　　锅炉水冷壁在锅炉整体设施中的作用可以概括为三点：（1）吸收锅炉燃烧室内辐射出来的热量，辅助完成水冷壁管内水的气化任务；（2）降低锅炉炉膛内侧炉体温度，可以避免炉体内侧出现结渣现象，实现对炉体内侧的保护，同时，水冷壁的冷却作用，在炉体结构设计过程中可以适当降低炉体壁厚，降低材料需求量，降低整体经济成本；（3）对于采用水冷壁的锅炉结构比采用对流管的锅炉结构简单，大大降低材料的需求量。 　　虽然锅炉水冷壁常出现爆管现象，但其在锅炉设施中扮演着不可或缺的重要作用。因此，本文针对锅炉水冷壁常出现爆管现象原因进行详细分析，并针对存在的问题，提出相应的改进措施，以此降低锅炉水冷壁爆管率。 　　1.锅炉水冷壁爆管原因分析 　　锅炉水冷壁出现爆管现象的主要原因包括锅炉本身结构设计、安装和运行维护的不合理，以及锅炉所使用的燃烧煤质量或者是使用冷却水质等方面，目前，我国锅炉站常出现爆管现象的原因主要有以下两个方面： 　　一方面，由于锅炉所使用的供给水质不达标，造成锅炉内水冷壁内侧壁出现氢腐蚀现象。通过查阅大量相关资料和实验结果报告，如果锅炉使用的冷却水水质不打标准，锅炉设备在运行一定时间后，在锅炉的受热面和冷却水接触的管壁上会滞留大量坚硬固体生成物，这就是人们俗称的水垢，水垢的主要化学成分为钙镁混合物、硅酸盐、氧化铁以及铜垢等几种物质。钙镁混合物的来源为不达标的供给冷却水，凝汽器泄漏导致其冷却水中含有钙、镁盐类物质等。冷却水中钙镁盐类物质的含量会随着冷却水温度的升高而升高，主要是因为随着温度的升高，其溶解度呈下降趋势，外加蒸发问题，最终，钙镁类物质就会大量分解出来，并凝结在锅炉水冷壁的受热面上。随着锅炉内热负荷以及钙镁物质离子浓度的增加，钙镁水垢的形成速度变快。硅酸盐类水垢的成分主要包括铝、铁以及硅酸盐类。硅酸盐类水垢的形成主要与供给水中铁、硅、铝等化合物含量偏高，凝汽器内冷却水泄漏，以及锅炉内热负载过高等因素有关。而氧化铁水垢主要是锅炉冷却水内铁含量和热负载过高导致的金属腐蚀变成氧化铁水垢，同样，其形成速度与热负载和铁含量成正比例关系。 　　另方面，由于锅炉的主要部件长期处于高温、高压环境下，极易造成锅炉水冷壁靠近燃烧室一侧发生高温腐蚀现象。通过调查国内的一些电厂锅炉使用情况，数据显示，锅炉水冷壁附近的烟雾成分以及水冷壁的温度是水冷壁外侧常出现腐蚀现象的罪魁祸首。由于燃烧室内的火焰温度达到1500摄氏度左右，而煤中所含的矿物质气化后挥发出来，导致锅炉水冷壁附近空气中聚集着大量的NaOH、HCl、H2S、SO2等腐蚀性气体，这些腐蚀性气体具有较高的还原性和氧化性，外加周围高温、高压环境，到时水冷壁管极易出现高温腐蚀现象。由于锅炉内燃烧室周边水冷壁管内的冷却水中热流含量比较高，导致水冷壁内的冷却水的温度梯度大。锅炉在高负荷情况下，热辐射能量高，靠近燃烧室侧炉壁温度较高，容易引起水冷壁内形成水垢，而水垢的形成也加快了水冷壁温度的升高，导致其恶性循环，加快了水冷壁的高温腐蚀，直至水冷壁出现爆管事故。目前，由于我国燃烧煤炭质量不达标，燃烧后生成对锅炉水冷壁造成高温腐蚀的气体和杂质，主要有：① 硫酸盐类高温腐蚀物质；② 氯化物高温腐蚀物质；③ 硫化物高温腐蚀物质。其中，硫化物高温腐蚀型是锅炉水冷壁的高温腐蚀中比较常见的高温腐蚀类型。 　　2.预防水冷壁保管措施 　　锅炉水冷壁爆管现象的频发发生，我们必须针对锅炉水冷壁的结构进行改进，杜绝高温腐蚀问题的存在，保证锅炉站的正常、长期有效的运行。前面分析了锅炉水冷壁极易出现爆管现象的原因，针对锅炉水冷壁出现爆管的原因，可以从以下两个方面进行改进：首先，应该加强煤燃烧效率工作，遏制有利于高温腐蚀条件的出现，从而杜绝高温腐蚀危害的发生和进一步的恶化，其次，加强水冷壁容易发生高温腐蚀的薄弱环节结构优化设计，提高锅炉水冷壁本身的抗腐蚀能力，保证其能够长期正常运行。 　　2.1 优化煤粉细度，保证其在燃烧室内分布均匀 　　由于煤粉在燃烧室内分布的不均匀，使得锅炉内的整体温度变化幅度较大，导致水冷壁的受热不均，极易发生水冷壁的结构的变形。而导致煤粉在锅炉燃烧室内分布不均的主要因素有以下两个方面：（1）燃烧室内煤粉喷嘴的供给量不同，导致燃烧室内煤和空气的混合比例不均衡，其燃烧程度不一致；（2）同一煤粉喷嘴的横截面上煤粉量浓度不同，这将导致煤粉内局部区域出现缺氧现象，燃烧不稳定，燃烧效率低等，并且容易生成大量的CO有毒气体，危害工作人员的身心健康。因此，我们必须采取积极、有效措施，降低煤粉不均匀导致的高温腐蚀现象的出现：
　　（l）优化煤粉喷射装置结构，减少锅炉煤粉喷射装置的弯头的使用和喷嘴长度。由于弯头处阻力较大，降低了煤粉的流通率。 　　（2）保证煤粉运输管道有足够长的直线段，即使管道出现分叉结构，也能保证煤粉在管道内均匀运输。 　　（3）增加整流装置或导流板，来避免煤粉运输管道内的旋转气流和煤粉惯性分离现象的发生，其结构还可以辅助煤粉在输送管道内的流通。 　　（4）分析锅炉负载情况，规律性的停止煤粉喷嘴工作，保证喷煤嘴能够对称工作，实现锅炉内煤粉喷射均匀。 　　2.2 加强水冷壁表面抗腐蚀能力 　　2.2.1 对水冷壁管进行高温喷涂处理 　　在采用同等材料的条件下，可以采用电弧喷涂、等离子喷涂技术对水冷壁管表面喷涂防腐剂，不仅可以提高了水冷壁表面的防腐能力，而且降低了使用优质材料的费用。使用电弧喷涂技术，不仅没有增加水冷壁管壁的厚度，而且不影响水冷壁的整体传热效果。据资料介绍，使用电弧喷涂技术可以提高水冷壁的使用寿命，最多可以达到5年，这将降低了水冷壁出现爆管事故率，符合锅炉设备的整体检修周期。 　　2.2.2 采用渗铝管作为水冷壁管的材料 　　由于渗铝管具有很好的防腐功效，可以采用特质渗铝管作为锅炉水冷壁材料，增强其抗高温腐蚀的能力。通过国内外大量科学研究和实践证明，渗铝管可以大大降低水冷壁管道的高温腐蚀进程。对水冷壁进行渗铝处理，使水冷壁管结构发生改变，主要由三部分组成：外层为具有保护作用的氧化铝涂层，中间为铁铝合金区域。不仅保证了水冷壁管的刚度及强度，还提高了其表面的抗腐蚀作用。但是在使用渗铝管作为水冷壁管时，需要注意以下几点： 　　（1）渗铝管具有较高的抗高温氧化能力，但是其对硫酸盐类腐蚀的预防效果不好，因此，应该根据锅炉周围环境质量，合理使用渗铝管作为水冷壁管道。 　　（2）由于渗铝管与钢管的结合不均匀，而焊缝部位抗腐蚀能力较差，也是水冷壁管抗腐蚀的薄弱环节。因此，为了增加整体的水冷壁管抗腐蚀能力，适当增加渗铝管的使用长度，让焊缝处远离高温腐蚀强的地方。 　　（3）一般情况下，使用渗铝管的水冷壁管道比普通水冷壁管的使用寿命长一倍，但是使用渗铝管的成本较高。因此，在使用渗铝管作为水冷壁管之前，需要考虑整体经济水平，合理优化渗铝管和普通水冷壁管的使用比例。 　　2.3 增加燃烧室内添加剂的使用 　　通过使用添加剂来提高水冷壁管的使用寿命的机理是：添加剂和煤粉在燃烧室内发生化学反应，产生一种具有高熔点的稳定化合物，进而来实现水冷壁管的抗高温腐蚀作用。目前，常用的添加剂主要有氧化镁、陶土、硅藻土以及一些氧化碱类物质，对锅炉水冷壁管有一定的保护功效。比如，某电厂将氧化镁水浆喷射到水冷壁管外管壁上，不仅实现了煤粉添加剂的使用，还对水冷壁管表面进行了保护。 　　2.4 加强日常检查与水质管理 　　由于锅炉水冷壁发生事故比较频繁，必须加强水冷壁管的日常检查工作，做到提前预防水冷壁爆管现象的发生，针对水冷壁管容易受腐蚀的难易程度，制定有针对性的检查方案，做到对事故的预判和预防目的。冷却水是水冷壁中运输的主要物质，加强冷取水质量监督，杜绝不达标水质的使用。同时，认真分析冷却水里添加剂使用比例，加强添加剂的使用规范，改善水质的PH值，降低冷却水中有害物质对水冷壁的危害。 　　3 结语 　　水冷壁是锅炉设备中薄弱环节，容易出现爆管现象，影响锅炉的整体正常运行。本文针对锅炉水冷壁发生“爆管”现象原因进行了详细分析，并提出了相应的解决措施，必须加强水冷壁的日常检查工作、提高水冷壁管自身抗腐蚀能力、以及在煤粉和冷却水中合理使用添加剂等措施的开展，降低是锅炉水冷壁爆管率，延长其使用寿命。 　　参考文献： 　　[1] 罗伟光，史青玉，鞠振福，李清建.火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护措施[J].电力建设，2000（11）：57-58. 　　[2] 蔡志刚.火力发电锅炉“四管”爆漏问题研究[J].文献选编，. 　　[3] 郭鲁阳，孙旭光，刘志超等.锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及预防对策[J].中 　　国电力，）：23-25. 　　[4] 陈梅倩，王哲，李敬.锅炉水冷壁高温腐蚀和防止措施[J].中国电力，1997， 　　30（8）：110-111. 　　[5] 蒋新建，邓开茂，周松.火电厂锅炉水冷壁管的防腐防磨[J].四川电力技术， 　　2000，（3）：3：3-34.
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专业 |关于火电厂锅炉水冷壁管腐蚀和磨损，你知道多少？
本文导读火电厂锅炉水冷壁管的可靠性，直接影响电厂机组的安全有效运行，但实际上，水冷壁管不可避免地会被腐蚀和磨损，从而降低其有效承载能力和安全性。利用表面防护法可以有效提高火电厂锅炉水冷壁管的防腐耐磨能力，节约维护费用，降低运行成本，提高水冷壁管的使用寿命。表面防护法是一种非常可靠的解决火电厂锅炉腐蚀、磨损的方法。　　锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损一直是电力系统普遍存在的严重问题，它的直接危害主要表现在以下两个方面:　　(1)使管壁减薄，据统计一般每年减薄量约为1mm左右，严重的可达5~6mm/年，形成安全运行的严重隐患，增加了电厂的临时性检修和大修工作量，给电厂造成很大的经济损失。　　(2)发生水冷壁突发性爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅打乱了电厂的正常发电秩序，减少发电产值，而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业效益，同时也干扰了地区电网的正常调度，影响当地工农业生产，由此也造成了很大的社会影响。　　水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理　　水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理是很复杂的，简言之，与下列因素有关:(1)炉膛火焰温度;(2)燃煤的含硫量;(3)烟气与灰分颗的冲蚀。火电厂锅炉水冷壁管的腐蚀、磨损原理　　火电厂锅炉水冷壁管的腐蚀、磨损原理十分复杂，主要与灰分和烟气颗粒的冲蚀、燃煤的含硫量和炉膛火焰温度有关。通常，锅炉运行过程中的炉温高于1 600℃ ，由于硫、硫化物及其他杂质的存在，锅炉水冷壁受到高温腐蚀的现象十分普遍。因为燃煤在燃烧过程中会产生碱金属盐、钒盐、二氧化硫、硫化氢、三氧化硫等多种物质，它们在高温作用下与构成水冷壁管的金属发生作用，对水冷壁进行动态腐蚀。其中，导致锅炉发生高度腐蚀的主要因素是因为硫化物的存在：一是因为在高温条件下，不可燃硫会生产硫酸盐混入灰分熔敷于水冷壁管表面，但是它却不具有水冷壁管在高温条件下拥有的良好机械性能，实质上，减薄了水冷壁管的可用壁厚，降低了水冷壁管的有效承载能力;二是由于燃煤燃烧产生的气体中含有硫化氢，硫化氢容易与水冷壁管金属发生作用，腐蚀管壁;三是燃煤燃烧气体中的含硫物在金属高温下产生单原子硫，水冷壁管中的铁与硫在高温作用下会生成硫化亚铁。　　燃煤燃气中含有的灰分颗粒的运动速度可达到8 m/s，以这样的速度冲击管壁，长期积累造成管壁发生切削。水冷壁管的管壁在灰分颗粒的冲刷和烟气的腐蚀交替作用下不断减薄，这就是管理水冷壁管的腐蚀、磨损原理。　火电厂锅炉水冷壁管腐蚀和磨损后导致的危害　　火电厂锅炉水冷壁管的腐蚀和磨损是一个普遍且危害严重的问题，它造成的直接危害主要表现在以下方面：　　(1)由于火电厂锅炉水冷壁管的磨损和腐蚀，容易发生突发性爆管事故，势必要立刻停炉抢修，防止事态进一步恶化，这样做肯定会影响火电厂的正常工作进度，降低发电产值，增加火电厂的额外检修费用和员工的劳动强度，给火电厂带来经济损失。　　(2)火电厂锅炉水冷壁管发生磨损和腐蚀，使管壁变薄，研究结果表明：水冷壁管由于磨损和腐蚀，管壁厚度平均每年减少1 Into左右;磨损和腐蚀严重的部位，管壁厚度甚至减少6mill左右，这将给锅炉运行造成严重的安全隐患，威胁着工作人员的人身安全和火电厂工作的正常进行，增加了电厂日常检修和维护的工作量。　　煤炭中含有硫、硫化物及其他有害杂质，锅炉又是在高温条件下运行，极易造成水冷壁管腐蚀。锅炉内部燃烧是一个复杂的动态过程，煤炭在燃烧过程中会产生大量灰分，这些灰分会猛烈撞击水冷壁管，造成水冷壁管表面被严重切削，减少了水冷壁管的实际管厚，降低了水冷壁管的强度，使之在高温作用下容易发生爆管，危害十分严重所以，一定要研究一种科学有效的方法，强化火电厂锅炉水冷壁管的防腐耐磨能力，延长其使用寿命。　强化火电厂锅炉水冷壁管防腐耐磨能力的方法　　火电厂十分重视水冷壁管的防腐耐磨工作，花费大量的人力、物力、财力更换水冷壁管以减少爆管现象，但是检测并未取得实质性效果，更换管子虽然可以解决爆管，但是在很大程度上增加了维修费用和生产成本。最好能利用一些以预防为主的技术，不但能降低资金投入，还能延长水冷壁管使用寿命，提高安全性。常用的方法主要有非表面防护法和表面防护法。非表面防护法强化火电厂锅炉水冷壁管防腐耐磨能力　　非表面防护法主要有以下几种：(1)低氧燃烧技术;(2)把煤粉细度控制在合理的范围内;(3)尽量使水冷壁管受热均匀，避免出现受热面壁温局部过高;(4)尽可能使各燃烧问的煤粉浓度均匀;(5)使用添加剂;(6)把炉膛出口烟温控制在合理的范围内;(7)合理的配风及强化炉内的湍流混合;(8)采用烟气再循环;(9)合理设计布置受热面，避开出现高避温区和高烟温区;(1O)对采用易产生高温腐蚀的煤种选用抗腐蚀高温合金;(11)在壁面附近喷空气保护膜；(12)对易腐蚀区加炉衬防护。　　非表面防护法有一个共同点：不能真正达到防止腐蚀的作用，只能在一定程度上减轻水冷壁管的腐蚀。上述介绍的非表面防护法中有一些由于现实条件的制约不能有效实施，甚至人们对其中的个别方法还存在质疑，例如炉衬防护，不但会使水冷壁管的腐蚀复杂化，还会影响燃烧室的吸热能力。　表面防护法强化火电厂锅炉水冷壁管防腐耐磨能力　　由于非表面防护法存在很多缺点，有必要寻找效果更好的表面防护方法 最直接有效的防腐耐磨措施是在受腐蚀构件表面覆盖一层耐腐蚀的隔离层，下面介绍几种表面防护方法：热渗镀、电镀法　　镀层的优点是具有良好的集合度和覆盖性;缺点是镀层容易受工件形状和尺寸限制，并且在现场拼焊中镀件的镀层可能出现薄弱环节，从而降低镀件的使用性能。热渗镀和电镀无法对已有设施进行再次防腐。涂刷法　　涂刷的涂层热膨胀性和塑性等难以适应脱硫装置和锅炉内环境。涂刷的涂层在使用中容易发生脱层，不适合应用于实际。热喷法　　热喷法涂层材料的选择范围广，组合方式多，可以提供多种性能的涂层，适合于现场操作，能够对已经防护的部分进行再次防护，或对已有设施中未防护的部分进行追加防护。热喷涂技术克服了原喷涂设备体积大、重量大、不适合现场操作的缺点，并对原喷涂设备结构进行了大胆改造，热喷涂技术提高了涂层质量、增强了喷涂性能和现场实用性，能够实现良好的表面涂层。　　热喷涂的方法很多，根据热源的不同，可以把热喷法分为：火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂。各种方法都有其适用的范围。电弧喷涂现在已成为材料表面防护和强化的热门技术之一，下面小七将重点介绍电弧喷涂。　　电弧喷涂的技术原理是： 将2根被喷涂的金属丝作为自耗电极，利用其端部产生的电弧作热源来熔化金属，用压缩气流雾化的热喷涂方法。喷涂时，2根金属丝的端部应成30。～6O。，送丝机构把金属丝连续、均匀地送进喷枪的2个导电嘴内，电源的正负极分别与导电嘴相接。在金属丝端部短接瞬间，电流密度极高，使接触点产生很高的热量，两根金属丝之间产生电弧通过电源的作用，维持电弧稳定燃烧。在电弧发生点的背后，高速气流从位于中间管子上的喷嘴喷射，使熔化的金属脱离并雾化成微粒，经过高速气流的推动，把雾化的金属微粒喷射到经过预处理的基材表面，冷却、沉淀以后便形成涂层。　电弧喷涂技术具有以下优点：　　(1)电弧喷涂技术具有很高的能源利用率，节能效果突出，符合可持续发展战略的要求。　　(2)使用电弧喷涂技术产生的涂层结合强度高，其结合强度是火焰喷涂层的2.5倍，有效提高了水冷壁管的使用寿命。　　(3)电弧喷涂技术的喷涂效率高，其喷涂效率是一般火焰喷涂的3倍，节约时间。　　(4)电弧喷涂设备体积小，质量轻，便于现场施工。电弧喷枪轻便灵活，并且电源线、高压空气管和导丝管可以做很长，便于在复杂的施工现场进行操作。你提问，我接招：更多设备知识，如有疑问，欢迎七友们给小七留言，小七将转门为你在微信内容中解答，更多设备专业类技术知识，请到化工707论坛提问，会有专业人员为你解答。
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