鍋爐水冷壁的介紹及腐蝕

發(fā)布時(shí)間：2023-09-19 03:05:17

1.水冷壁的定義

水冷壁，顧名思義就是用水冷卻墻壁。

早期的鍋爐，爐膛內(nèi)沒有受熱面，后來為了保護(hù)爐墻不被高溫?zé)煔鉄龎暮屠鋮s燃燒產(chǎn)物而布置了水冷的管子。

這些布置在爐膛四周的，管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)一般為水或者汽水兩項(xiàng)混合物，主要用水冷卻的受熱面，稱為爐膛水冷壁。

水冷壁的主要作用是：

（1）吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量，將水加熱成飽和蒸汽；

（2）保護(hù)爐墻，簡化爐墻結(jié)構(gòu)，減輕爐墻重量，這主要是由于水冷壁吸收爐內(nèi)輻射熱，使?fàn)t墻溫度降低的緣故；（3）吸收爐內(nèi)熱量，把煙氣冷卻到爐膛出口所允許的溫度，這對減輕爐內(nèi)結(jié)渣，防止?fàn)t膛出口結(jié)渣都是有利的；

（4）水冷壁在爐內(nèi)高溫下吸收輻射熱，傳熱效果好，故能降低鍋爐鋼材消耗量及鍋爐造價(jià)。

2、水冷壁的分類

水冷壁主要有2類，即光管式水冷壁和膜式水冷壁。2.1光管水冷壁，通過鍋筒及集箱連接起來的一排布置在爐墻內(nèi)側(cè)的光管受熱面。

光管式水冷壁由普通的無縫鋼管彎制而成，一般是貼近燃燒室爐墻內(nèi)壁，互相平行的垂直布置，上端與鍋筒或上集箱連接，下端與下集箱連接。

這是構(gòu)造簡單的水冷壁，管子排列越密對爐墻保護(hù)效果越好。優(yōu)點(diǎn)是可以采用一般的無縫鋼管，更換水冷壁管比較方便，缺點(diǎn)是爐墻的漏風(fēng)較大，導(dǎo)致爐墻溫度仍會(huì)較高，需要采用耐火磚重型爐墻，鍋爐的鋼架要加強(qiáng)。老式高壓鍋爐和中、小型鍋爐采用較多。

2.2、膜式水冷壁，就是各光管之間用鰭片或者扁鋼焊接成的一組管。

膜式水冷壁是用扁鋼把鋼管連接成一個(gè)整體。它的優(yōu)點(diǎn)是對爐墻的保護(hù)最好，爐墻的重量，厚度大為減少，膜式水冷壁的爐墻只需要保溫材料，不用耐火材料，因此可以采用輕型爐墻。

除此之外，膜式水冷壁的氣密性好，大大減少了爐膛漏風(fēng)，提高鍋爐熱效率。管屏外側(cè)僅需敷以較薄的保溫材料，爐膛高溫?zé)煔馀c爐墻不直接接觸，有利于防止結(jié)渣；管屏可在制造廠成片預(yù)制，便于工地安裝。

大容量，高溫高壓鍋爐多采用膜式水冷壁

3、鍋爐水冷壁的腐蝕

#百家新收益#鍋爐受熱面的煙氣側(cè)的腐蝕進(jìn)行相當(dāng)?shù)目欤械倪\(yùn)行一年都要換管子，鍋爐的受熱面所產(chǎn)生的腐蝕嚴(yán)重影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性，影響電站機(jī)組的可用率。

腐蝕通常發(fā)生在燃燒器中心線位置標(biāo)高上下，對于管子來說，向火側(cè)的正面點(diǎn)腐蝕最快，側(cè)面較好，背面幾乎不發(fā)生腐蝕，腐蝕速度高達(dá)2㎜/a，一般情況下為1.1—1.5㎜/a，研究表明，腐蝕的管壁附近都是還原性氣氛，當(dāng)管壁溫度超過300℃時(shí)，才發(fā)生腐蝕，溫度越高，腐蝕越嚴(yán)重。

根據(jù)發(fā)生腐蝕區(qū)的煙溫高低，可分為高溫腐蝕和低溫腐蝕。而爐膛水冷壁煙氣側(cè)腐蝕主要是高溫腐蝕。

煙氣側(cè)高溫腐蝕而引起的爆管，主要是以下這兩種腐蝕引起的，其腐蝕機(jī)理為：

（1）硫化物型的高溫腐蝕

當(dāng)管壁附近氧量不夠，存在還原性氣氛，并出現(xiàn)有H2S 氣體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生硫化物腐蝕。

燃煤中的硫化物，如黃鐵礦（FeS2）隨灰粒和未燃盡煤粉一起沖到管壁上，受熱分解出自由原子硫和硫化亞鐵

FeS2→［S］+ FeS（黑褐色）

此外，當(dāng)管壁附近存在H2S 和SO2時(shí)也可能生成［S］

H2S＋SO2→2H2O＋3［S］

在還原性氣氛中，由于缺氧，原子硫有可能單獨(dú)存在，當(dāng)管壁溫度達(dá)到350 ℃時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)

Fe+［S］→ FeS（黑褐色）

硫化亞鐵進(jìn)行緩慢氧化而生成黑色磁性氧化鐵Fe3O4

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2