600MW超臨界鍋爐水冷壁泄漏原因分析及防范措施

盧賓文

（安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州234000）

1 設備概述

華電安徽宿州電廠#1鍋爐是由東方鍋爐（集團）股份有限公司與日本巴布科克—日立鍋爐有限公司合作設計、聯合制造的600MW超臨界直流爐，型號為DG1900／25．4－Ⅱ3。它采用單爐膛、＊型露天布置、前后墻對沖燃燒方式、尾部雙煙道，再熱汽溫采用煙氣擋板調節，于2007年7月投產。

鍋爐水冷壁由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁2種不同的結構組成，都采用膜式結構，兩者間由過渡水冷壁轉換連接，水冷壁總體布置如圖1所示。螺旋水冷壁由474根管子組成，管子規格、材質為Φ38．1×7．5／SA213T2。燃燒器開孔數量24個，燃盡風開孔數量4×2個，側燃盡風開孔數量2×2個，吹灰孔數量52個（側墻各9個，前后墻各17個）。

圖1 水冷壁總體布置

2 水冷壁爆管情況

2012年9月11日，機組補水量大量增加，維護人員現場檢查鍋爐本體，發現#1鍋爐C07吹灰器附近（標高46m爐后墻距南墻約4m處）有明顯泄漏聲音，確認C07吹灰器附近水冷壁管泄漏。9月13日，機組停運后通過小型升降吊籠檢查發現C07吹灰器吹掃孔上下各一根管道發生泄漏，吹灰器下部泄漏管道有明顯的長期超溫過熱脹粗，爆口呈魚嘴型（圖2）。割管后對附近管子及聯箱進行了檢查，未見異物堵塞，對泄漏管段進行了更換。9月14日，#1鍋爐注水打壓1．5MPa，維護部人員通過人孔門對螺旋水冷壁進行檢查，發現A03吹灰器附近（標高38m爐右墻距后墻約3m處）水冷壁管有泄漏現象。進一步檢查發現A03吹灰器吹掃孔下部3根水冷壁管泄漏，圖3中泄漏點1管壁減薄嚴重，經確認該水冷壁管和C07附近過熱脹粗泄漏的管子為同一根，隨即對泄漏管段進行了更換。16日凌晨，#1鍋爐點火啟動。

圖2 CO7吹灰器下部爆口圖

圖3 A03吹灰器下部爆口圖

3 水冷壁爆管原因分析

經過對A03吹灰器區域進行檢查，發現該區域水冷壁存在高溫腐蝕現象，水冷壁表面的高溫腐蝕層在吹灰蒸汽的吹掃下剝離，新的水冷壁管繼續高溫腐蝕，腐蝕層繼續剝離，從而導致A03吹灰器下部管壁減薄嚴重泄漏，泄漏點1對泄漏點2、3水冷壁管進行沖刷，從而導致管壁減薄泄漏。由于A03下部泄漏點1處漏水嚴重，該水冷壁管向上供水不足，最終導致C07吹灰器下部管段過熱泄漏。

經過分析，水冷壁高溫腐蝕是水冷壁管泄漏的主要原因，公司技術人員對腐蝕水冷壁表面氧化層進行了取樣，經電科院化驗，氧化層中FeS含量高達24．0%，屬于典型硫化物型腐蝕。檢查#1鍋爐入爐煤質分析報告，入爐煤含硫量在0．7%～0．9%之間，最高達到1．69%，遠高于設計煤種0．4%的要求，導致煙氣中硫化物過高，容易在水冷壁上形成還原性氣氛，導致水冷壁高溫腐蝕。

4 水冷壁爆管防范措施

（1）前后墻對沖布置的低氮燃燒器，鍋爐左右墻熱負荷高，為了降低爐膛出口NOx的含量，噴燃器區域屬于缺氧燃燒，火焰達到中間部位時還原性氣氛較濃，如果燒的煤質含硫量偏離設計值較多，容易造成高溫硫腐蝕。降低入爐煤的含硫質量分數，可從根本上避免水冷壁的高溫腐蝕。

（2）加強燃燒調整，提高二次風的旋流強度，保證煤粉快速燃燒，適當增加中間2只燃燒器的煤粉量，減少兩側燃燒器的煤粉量，以降低側墻水冷壁處的還原氣氛，從而減緩水冷壁的高溫腐蝕速率。

（3）煤質變化時應通過試驗來確定燃燒器合理配風，在確保NOx不超標的情況下，盡量減小燃盡風的開度，確定合理的過量空氣系數，在不同負荷下確定相應的最佳氧量。

（4）水冷壁存在大面積高溫腐蝕時，可采用防腐蝕材料在水冷壁外壁熱噴涂 NiCr、Ni、Cr、Al或Fe、Cr、Al等合金，可在一定程度上減緩水冷壁的高溫腐蝕速率。

（5）根據 GB／T9222—2008《水管鍋爐受壓元件強度計算》，對水冷壁管強度進行校核計算，在設計壓力下，Φ38．1×7．5／SA213T2管材的最小允許厚度為5．625mm，對高溫腐蝕區域的管壁進行測厚，更換管壁厚度低于5．6mm的管段。

（6）定期對爐膛蒸汽吹灰器入口壓力進行校驗，防止蒸汽壓力過高吹損水冷壁管。利用停機機會檢查蒸汽吹灰器噴口行程，確保噴口與水冷壁管距離≥45mm。

5 結語

自從發現水冷壁存在高溫腐蝕現象后，該公司高度重視燃燒調整和入爐煤的含硫量，在2013年#1機組大修時對水冷壁兩側墻高溫腐蝕區域（標高15～35m）進行了防腐噴涂。2014年春節#1機組備用停機時對水冷壁進行了檢查，水冷壁表面無新增高溫腐蝕氧化層，水冷壁無明顯減薄，證明了公司采取的措施是卓有成效的，確保了機組安全穩定運行。

［1］高全，張軍營，丘紀華，等．燃煤電站鍋爐高溫腐蝕特征的研究［J］．熱能動力工程，2007（3）

［2］丘紀華，李敏，孫學信，等．對沖布置燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題的研究［J］．華中理工大學學報，1999（1）