关于生物质循环流化床锅炉受热面管子腐蚀等缺陷的检验案例分析

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摘要：本人根据多年从事承压类特种设备检测工作经验，结合一些相关理论资料论述，对在用生物质燃料循环流化床电站锅炉受热面管的常见缺陷产生原因进行分析，根据国家相关规范和标准明确重点检查部位，提出缺陷处理方法，依据一些新材料新技术和实际应用效果提出预防改进措施。

关键词：生物质循环流化床锅炉；受热面；缺陷；检验案例；分析

1.锅炉概况

我市某生物质环保发电有限公司一台山东济南锅炉厂生产的型号为YG-75/5.29-M21的发电锅炉，额定蒸发量75T/H，额定蒸汽压力5.29MPa，额定蒸汽温度485℃，给水温度150℃，热效率83%（锅炉改造后），设计燃料为烟煤，2005年4月18日投运至今，2007年由燃烧烟煤改造为以纯生物质为燃料，累计实际运行时间约6.5万小时。该锅炉改造后根据实际需要每两到三年进行一次大修，我们也同期进行锅炉内部检验。

2.锅炉缺陷案例

我们检验人员首先对锅炉技术资料进行查阅，特别对生物质燃料改造的相关图纸和资料以及改造后的运行、故障记录重点审查，根据被检锅炉实际情况和电厂大修计划编制切实可行的检验方案，经检验后发现如下几方面锅炉受热面的典型缺陷。

2.1在检验中我们发现生物质循环流化床锅炉最多最严重的缺陷为高中低温过热器、省煤器、部分水冷壁管及空气预热器管子腐蚀情况较为严重，一个大修周期不到，空气预热器进口管及部分省煤器管已腐蚀洞穿，严重影响了锅炉安全经济运行。如图1、3、4、5。

2.2改烧生物质燃料后的锅炉受热面和烟道内积灰严重，在省煤器等部位甚至出现堵塞现象。如图2、6。

2.3考虑到该炉型已改为以生物质为燃料的循环流化床锅炉，具有烟气流速大、飞灰多等特点，我们检验人员重点检查了以往未被重视的热电偶温度计两侧的管子磨损情况，经壁厚测量发现炉膛密相区和热电偶温度计两侧的管子磨损已经很严重了，许多管子壁厚减薄量竟高达30%以上。 如图7。

2.4我们检验人员在进入锅筒内检查发现水垢很厚（水冷壁管内垢量大于600g/m2），经了解得知该厂锅炉一段时间里水质管理较为薄弱，于是在对水冷壁进行宏观检查时，重点检查热负荷较高区域水冷壁管的鼓包、胀粗情况，检查结果发现该区域水冷壁管约有1/4存在不同程度的胀粗情况。如图8。

本台生物质锅炉现场所摄缺陷照片如下：

3原因分析

3.1由于该厂锅炉水质管理薄弱，人员持证不足（三班人员只有两人持有水质化验员证），水样水质分析不准确，造成锅炉水质时常不合格，水冷壁等高温受热面产生结垢，结垢后导致传热不良，金属壁温上升超过材料许用温度，因此产生水冷壁等高温受热面过热鼓包、胀粗变形。

3.2由于该锅炉是以生物质为燃料的循环流化床锅炉，具有烟气流速大、飞灰砂砾杂质多（生物质燃料在流通、运输等环节中被参入）等特点，受热电偶温度计阻挡影响，烟气在电偶温度计两侧流速增大，从而导致热电偶温度计两侧的管子磨损加剧，炉膛密相区水冷壁由灰、砂砾石子等杂质的磨损减薄严重。

3.3由于该锅炉的生物质燃料（秸秆、稻壳、木片等）具有堆积密度小，结构比较松散，发热量低，挥发分含量高，悬浮燃烧比例较大，熔点低易粘结，且含水率较大（30%-50%）等特性，锅炉在燃烧生物质燃料时，炉中飞灰中存在大量含K、Na等元素的盐类物质，这些物质熔点较低，飞灰易粘结在受热面上，形成沉积，造成受热面的沾污，阻碍传热，对高温过热器（当管壁温度在500-700℃时，过热器产生高温积灰腐蚀）、水冷壁管及空气预热器（当管壁温度在100-150℃时，在空气预热器低温段空气进口段的管子产生低温积灰腐蚀）等部位的腐蚀较为严重。另外错排布置的省煤器容易搭桥堵塞，积灰腐蚀。

4.缺陷处理

4.1根据检验结果知道，由于水质不合格造成该锅炉受热面水侧结垢，对现有水垢按照TSG G5003-2008《锅炉化学清洗规则》和DL/T 794-2001《火力发电厂锅炉化学清洗导则》的要求由有经验的化学清洗单位进行一次化学清洗，按 TSG G5002-2010《锅炉水（介）质处理检验规则》要求，经具有资质的检验机构实施清洗质量的安全监督检验。

4.2对受热面管子存在鼓包、变形、过烧、腐蚀、磨损及泄漏等缺陷的，应根据《锅炉定期检验规则》的要求必须更换腐蚀深度超标（腐蚀点深度大于壁厚的30%）、磨损较为严重导致壁厚减薄量超标（经过强度校核计算，不能安全运行到下一次大修）、变形量超标（管子直段弯曲变形量超过其度的2%管子直径）和胀粗量超标（合金钢管胀粗量超过公称直径的2.5%或局部鼓包高度大于3mm）的承压部件管子，由具有相应资质的安装改造维修单位修理后，经具有资质的检验机构实施修理质量的安全监督检验 。

4.3对受热面管子存在鼓包、变形、腐蚀、磨损等缺陷不超标的，应予以保留加强监控，下次停炉检查对缺陷部位定点重点检验比较，发现超标立即修理。

5.缺陷预防改进措施

5.1建议使用单位严格加强化水操作人员培训持证上岗和日常水质监督管理工作，保证锅炉的水质达到GB12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》的要求。

5.2锅炉炉膛壁面防磨设计改进为：一是对热电偶温度计两侧的管子等部位由山东新恒金表面工程技术有限公司采用高铬镍基钛合金材料CNCC-220实施局部喷涂金属，增加耐磨性能；二是在炉膛下部、炉膛上部烟气出口区域的水冷壁表面敷设耐火耐磨浇注料。改进后还没出现水冷壁磨损现象，但积灰仍存在。

5.3控制进厂生物质燃料的含水量（尽量保持在45%以下），加强场地晾晒；运行时保证炉膛750℃左右的燃烧温度，控制灰熔点，以确保炉内物料不粘结，以减少受热面表面的积灰粘结腐蚀。

5.4运行中目前采用蒸汽吹灰，以减少受热面表面的积灰。以后拟采取北京凡元兴科技有限公司的脉冲吹灰系统弱爆吹灰技术，效果有待改进后观察。

5.5高温过热器材质从12Cr1MoV改为TPH47（耐腐合金钢）另加Cr25Ni20Si2材质护瓦防腐防磨。但此加护瓦方法只适用于外侧管。如图11。

5.6空气预热器低温段由钢管改为由山东恒涛节能环保有限公司生产的新型外搪瓷管，以保护管子不受腐蚀，按照JB/T1616-93《管式空气预热器技术条件》进行设计、制造和检验。运行一段时间后，停炉检查发现效果很好。如图10。

5.7在锅炉运行中采用混烧其他不同种类生物质、加入高灰熔点的惰性床料等措施，减少燃料对锅炉的腐蚀。

5.8对省煤器由错排改为顺排，以减少积灰，为保证省煤器换热效果增加换热面积，省煤器由两组增加为三组。如图12。

5.9定期停炉人工高压水冲洗受热面也是一个清除积灰，减少受热面腐蚀，保持烟气循环畅通，保证锅炉可靠运行的简便实用的方法。

6.结束语

对生物质循环流化床锅炉在大修或停炉检查中加强对受热面水侧结垢情况检查；加强对热负荷较高区域水冷壁管、炉膛密相区和热电偶温度计两侧的管子、省煤器、高中低温过热器和空气预热器管子等重要部位的鼓包、变形、积灰、腐蚀、磨损及泄漏等缺陷的检查分析、修理、检验具有十分重要的意义，方能确保锅炉不发生运行事故。改进生物质循环流化床锅炉的设计，采用新材料、新技术能有效预防和减少缺陷发生，使流化床纯燃秸杆锅炉生物质能发电前景更加光明。

参考文献

[1] 芩可法，等。循环流化床锅炉理论设计与运行[M]。中国电力出版社，1997年。

[2] 陈学俊，陈听宽。锅炉原理[M]。北京：机械工业出版社，1981年。

[3] 张建安，刘德华。生物质能源利用技术[M]。北京：化学工业出版社，2009年。

[4] 包绍麟，李诗媛，吕清刚等。130吨生物质直燃循环流化床锅炉设计与运行[M]。《工业锅炉》，2013年。

[5] 李庆，宋军政，聂志钢。130t/h燃生物质锅炉过热器管子腐蚀原因分析[J].发电设备，2009（3）。

[6] 刘金山，于惠君等。电站锅炉检验[M]。中国锅炉压力容器检验协会，2003年。

作者简介：吴（1966-）曾用名：吴文华，1987年江苏电大电气自动化专业毕业，具有国家锅炉、压力容器、压力管道三项注册检验师资格，1988年开始从事锅炉压力容器特种设备检验工作至今。