ICI 45T/h CFB項(xiàng)目高溫過熱器爆管的分析

劉豐懷 刁海亮

摘要：?ICI公司45T/h?CFB鍋爐投入運(yùn)行不足一月，過熱器頻繁爆管，割管檢查發(fā)現(xiàn)，過熱器管內(nèi)壁有斑點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，部分管段內(nèi)壁附有大量鹽垢，針對(duì)此種現(xiàn)象，分析腐蝕成因，并找出避免過熱器爆管的解決辦法。

關(guān)鍵詞：?垢下堿腐蝕;減溫水品質(zhì)

1.概況

巴基斯坦ICI公司訂購(gòu)濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司45T/h中溫中壓?CFB鍋爐一臺(tái)，于2013年11月投入運(yùn)行。鍋爐高溫過熱器縱向布置于水平煙道內(nèi)（如圖1），高溫過熱器管規(guī)格為Φ38×5，材質(zhì)15CrMoG（GB/T5310），過熱蒸汽經(jīng)噴水減溫后進(jìn)入高溫過熱器管系受熱。鍋爐運(yùn)行不足月余，高溫過熱器便頻繁發(fā)生爆管，泄漏點(diǎn)多集中在過熱器管彎頭內(nèi)側(cè)，運(yùn)行日志監(jiān)測(cè)顯示高過管管壁未發(fā)生過超溫現(xiàn)象，停爐檢查也沒有發(fā)現(xiàn)管壁迎風(fēng)面存在明顯的磨損或減薄。

圖1??過熱器示意圖

2.高過蛇管腐蝕取樣及分析

現(xiàn)場(chǎng)切割高過管段檢查，發(fā)現(xiàn)在過熱器管彎頭處積有鹽垢，厚度達(dá)到1mm左右（如圖2），鹽垢常溫下可完全溶解于水，溶液呈堿性。

圖2??管段彎頭處鹽垢

管內(nèi)直段和彎頭處離散的分布著2～4毫米斑點(diǎn)狀腐蝕突起，每隔約3～5厘米便有一處，突起質(zhì)地疏松，極易剝落，突起剝落后在管壁上留下深淺不一的凹坑（如圖3）。腐蝕物研磨至粉末狀，常溫下可溶解于鹽酸溶液，光譜分析證明溶液中存在Fe2+和Fe3+。

圖3??管內(nèi)壁腐蝕

3.腐蝕原因分析

對(duì)ICI公司熱電車間工藝流程進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)：熱電車間水處理采用二級(jí)反滲透工藝，未對(duì)RO水進(jìn)行復(fù)床除鹽，該RO水經(jīng)除氧器熱力除氧后加壓作為鍋爐給水，且高溫過熱器前減溫水也取自鍋爐主給水。RO水各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示：

表1：RO水各項(xiàng)指標(biāo)

Na+嚴(yán)重超標(biāo)的RO水被作為減溫水直接噴入過熱蒸汽中，在高溫及堿性條件下，高過管中的游離鐵與非鐵成分及過熱蒸汽組成一系列微電池，陽極上的Fe與OH-形成Fe（OH）2并向陰極過熱蒸汽放出電子，陰極則由水分子吸收電子形成OH-并釋放出H2，使陽極上不斷得到OH-的再補(bǔ)充，如此循環(huán)反應(yīng)如下：

Fe（OH）2??+?2NaOH?→?Na2FeO2?+?2H2O

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

最終水化形成不能起保護(hù)膜作用的疏松狀Fe3O4并放出H2，而NaOH作為催化劑并未被消耗[1]，整個(gè)過程只是將金屬Fe轉(zhuǎn)變成磁性氧化鐵：

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

游離堿如NaOH高溫下在過熱器管金屬表面上濃縮積垢，過度濃縮的堿與管壁上的游離鐵發(fā)生上述電化學(xué)反應(yīng)[2]，溶解金屬保護(hù)膜形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混和物，混合物被過熱蒸汽溶解和剝離，使得金屬管壁上留下一個(gè)個(gè)腐蝕凹坑，進(jìn)而導(dǎo)致管壁減薄和高溫下的熱應(yīng)力集中，最終造成過熱器爆管。

4.結(jié)論

經(jīng)過對(duì)腐蝕產(chǎn)物及減溫水品質(zhì)的分析，高過管發(fā)生的腐蝕為垢下堿腐蝕。為避免腐蝕，必須對(duì)減溫水進(jìn)行復(fù)床除鹽處理，運(yùn)行中監(jiān)控減溫水和飽和蒸汽品質(zhì)，使汽水品質(zhì)達(dá)到國(guó)家相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，才能保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李茂林，林錫輝.?鍋爐腐蝕原因分析及預(yù)防[J].暨南大學(xué)學(xué)報(bào)，2003;24（1）：97～99.

[2]徐洪.高壓鍋爐水冷壁堿腐蝕診斷與機(jī)理研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003;23（2）：183～187.