超超临界锅炉磁性氧化铁沉积分析与对策研究.pdf

全国火电600MW机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉 超超临界锅炉磁性氧化铁沉积分析与对策 邵天佑刘金生庞胜林 (浙江华能玉环电厂浙江省玉环317604) 【摘 要】本文通过介绍超超临界状态水的物理化学特性，分析出超超临界锅炉炉前水系统磁性氧化铁产生， 沉积原因以及聚集结垢、堵塞节流孔板对锅炉水冷壁管的危害，提出做好预防及处理磁性氧化铁沉积问题的方法， 减少锅炉爆管，提高机组安全可靠性。 【关键词】超超临界锅炉磁性氧化铁沉积 0前言 目前，随着国内超超临界燃煤机组投产数量的日益增多，许多电厂机组相继遇到了因炉前水系 统大量磁性氧化铁沉积在锅炉省煤器、水冷壁联箱内，特别是聚集、结垢、堵塞在水冷壁节流孔板 上，造成通流面积减少进而发生超温爆管。究其原因，超超临界机组与亚临界以下机组相比，给水 化学处理方式对铁离子迁移的影响更加显著，必须采取相应措施，从投产前化学清洗、采用加氧的 水处理方式及加强运行期间水汽品质控制几方面入手，以减少磁性氧化铁的生成及沉积。 1 超(超)临界水的特I眭【1】 当纯水的温度达到374．3℃，压力达到22．05MPa时，即达到临界状态，该临界点以上的水称为 超临界水，其密度介于液态水(密度19／cm3)和低压水蒸汽(密度0．001g／cm3)之间，临界密度 Pc=O．32 因此超临界水与普通状态下作为溶剂的水在物理性质和溶剂性能方面发生了非常显著的变化。水的 离子积大大降低，介电常数急剧下降，扩散系数变化规律也因密度高低各不相同。 2超(超)临界水中磁性氧化铁沉积分析 碳钢在水中不稳定，有腐蚀的倾向，只有在钢表面形成了稳定的氧化膜后，才能保持稳定。在不 同温度条件下，氧化膜的形成机制不同，微观结构也不同。较低温度条件下所形成的磁性铁氧化膜 是多孔、疏松的，高温条件下则是致密的。超超临界火电机组给水有许多特殊的物理化学性质，扩 散系数和介电常数是影响磁性铁氧化物溶解和沉积的两个主要因素。 在AvT方式中，炉前系统金属表面生成多孔且溶解度较高的磁性铁氧化膜。从凝结水精除盐装 置出口到给水泵入口；系统处于磁性铁稳定区，给水中的铁离子含量较小；从给水泵出口到省煤器 入口，系统处于磁性铁溶解区，磁性铁溶解度先扬后抑，但给水中铁离子含量会显著增加；在省煤 器中，系统处于磁性铁沉积区，铁离子可能发生大规模缔合沉积；在水冷壁中，过剩的铁离子主要 集中沉积在节流孔及其周围。 162 全国火电600MW机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉 3案例分析 某电厂先后投产四台百万千瓦超超临界机组，锅炉采用变压垂直管圈直流锅炉。其中#2机组于 2006年底投产发电，至2008年10月份，#2炉水冷壁先后多次发生管壁超温甚至过热、爆管，通过 仔细检查分析，发现在水冷壁节流孔板入口处存在不同程度的结垢现象，严重部位通流面积堵塞超 过一半以上，造成管内工质流通不畅，引起水冷壁超温甚至爆管，经对垢物分析，确定为磁性氧化 铁(Fe304) 3．1水冷壁结构特点： 电厂水冷壁采用改进型膜式壁、内螺纹垂直上升形式，在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集 箱，以减少水冷壁各墙宽的工质吸热与管子壁温的偏差。同时在入口联箱上部接管装焊不同内径的 292个节流孔板(见表1、图1)，根据热负荷分配，调节各管组的流量，使之与管子的吸热量相匹 配，然后通过三叉管过渡与炉膛水冷壁相接。 图I：水冷壁节流孔板 表1：水冷壁节流孔板尺寸及数量 3．2磁性氧化铁沉积 从#2锅炉水冷壁超温及爆管情况分析，爆口显现短时过热形貌，相邻四根管均存在不同程度超 温变形，结合水冷壁结构特点，确定为下部集箱出口节流孔处堵塞(每个节流孔管通过三叉管两次 过渡分别与四根水冷壁管相通)。在排除其它因素引起爆管可能外，割除节流孔管段检查，发现节流 孔板处存在异物聚集结垢现象，严重的已堵塞通径面积的一半以上，致使工质流通不畅，引起水冷 壁超温爆管。为进一步核实，电厂将左右墙全部节流孔板段割除检查及清理，沉积情况如表2。结垢 物与金属基体有一定的结合牢固度，属疏松、脆性、顺磁性物质。经分析垢样主要成分为磁性氧化 铁，即Fe。0。及Fez03。，同时含有少量的Si和ca，