一台工业锅炉腐蚀及结焦严重的案例分析

摘要：在对一台新投运不久的工业锅炉第一次进行内部检验时，发现该锅炉斑点腐蚀严重、炉膛内结焦严重。通过对其进行分析，查找造成该锅炉损伤的原因及解决办法。

关键词：工业锅炉 斑点腐蚀 结焦

1、序言

锅炉作为承压类特种设备，虽然其运行条件特别差，会有各种因素导致其损坏或状况变差，但是一般情况下尤其是新投用的锅炉，按照相关规程进行保养和使用不会造成锅炉的严重损伤。笔者在对一台新投运不久的型号为DZL6-1.6-AⅡ工业锅炉第一次进行内部检验时，发现其损伤程度异常，随即对其进行分析，查找造成该锅炉损伤的原因，并有针对性地提出解决办法。

2.1 宏观检验

该锅炉锅壳水侧普遍斑点腐蚀，且相对较为严重，面积最大约80mm×40mm，深2.0mm左右，如图1、2所示；个别烟管斑点腐蚀，面积最大约40mm×30mm，深2.0mm左右；炉膛内结焦严重，可以看出前拱及附近炉墙在运行时结焦呈流塑状。

2.2 壁厚测量

该锅炉锅壳规格为Φ1600×22，最小需要壁厚为20mm，材质为20g（GB713-97）；烟管规格为Φ63.5×3.5，最小需要壁厚为3.01mm，材质为20#（GB3087-99）。采用MMX-6型测厚仪进行厚度检测，发现锅壳腐蚀严重部位剩余壁厚为20.0mm左右，烟管腐蚀严重部位剩余壁厚为2.0mm左右，均小于其设计最小需要壁厚。

2.3 强度校核

依据GB/T 16508-1996《锅壳锅炉受压元件强度计算》，结合该锅炉强度计算结果汇总表对其进行强度校核，发现该锅炉应限压0.49Mpa以下运行，而该锅炉使用压力为1.0Mpa，目前状况已不能满足使用要求。

2.4 成分测量

该锅炉锅壳材质为Q245R，烟管为20#，利用便携式光谱仪对锅炉锅壳及烟管进行成分测定，发现其化学成份与该锅炉质量保证书中稍有差别，但在其相关标准的范围值以内。

3、原因分析

3.1造成斑点腐蚀的原因

3.1.1水处理失当

检验时发现，该单位除这台6t/h的蒸汽锅炉外，还有几台10t/h的蒸汽锅炉，但均未按照GB/T1576的规定安装除氧设备，未进行有效除氧，这必会导致给水中溶解氧超标，造成氧腐蚀。

3.1.2构成电化学腐蚀

按照现代电化学理论，金属发生电化学腐蚀的原因是具备构成电化学腐蚀电池的条件，即溶液中存在着可以使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阴极还原反应的电极电位要比金属阳极氧化反应的电极电位更高。所以只要溶液中有氧化剂存在，即使是不含杂质的纯金属也可能在溶液中发生电化学腐蚀。在这种情况下，阳极和阴极的空间距离可以很小，小到可以用金属材料的原子之间的距离计，而且随着腐蚀过程的进行，数目众多的微阳极和微阴极不断地随机交换位置，以至于经过腐蚀以后的金属表面上无法分辩出什么地方是腐蚀电池的“阳极区”和“阴极区”，在腐蚀破坏的形态上呈现出均匀腐蚀的特征。

在锅炉投运前未能进行有效的煮炉或者在停炉期间未进行有效的保养，均有可能在锅炉内残留部分铁的氧化物或者其他与铁电极位差较大的杂质，从而在使用过程中构成电化学腐蚀，产生氧化铁，氧化铁再与铁构成电位差，进而不断加剧腐蚀。

据了解，该台锅炉由于投产急、工期紧，安装上以后未能按规程进行规范的烘、煮炉，即投入运行，从而在使用过程中构成电化学腐蚀。

3.2 结焦原因分析

锅炉结焦是指灰渣在高温下熔化后粘结在炉墙、受热面、炉排上的现象。 锅炉结焦对锅炉的安全经济运行造成的危害是相当严重的。其危害性随结焦部位不同而异，如受热面结焦以后会使传热减弱，工质的吸热量减少。为了维持锅炉出力就必须供给更多的燃料，使得锅炉的运行经济性降低；炉膛水冷壁结焦会引起炉膛出口烟气温度升高受热面壁面超温，甚至发生受热面爆管的严重事故。

锅炉结焦的原因是多方面的，涉及到锅炉的设计、燃烧器的设计布置、设计煤种以及实际运行煤种的特性及其差异等，该台锅炉结焦的原因大致有以下几种。

3.2.1 煤质原因

该锅炉设计燃料为二类烟煤，而实际使用煤种的品质较差，灰分含量高、灰熔点低，这是造成锅炉容易结焦的原因之一。煤在炉排上燃烧后产生大量的飞灰，部分熔点较低的飞灰会呈现塑性状态并不断沉积在受热面管壁上和炉膛内，并不断积累造成炉膛内及受热面管壁的结焦。

3.2.2 配风原因

炉膛内漏风较严重，或配风不合理导致鼓风占优时会在燃烧区内使火焰拉长导致炉膛内的温度较高，这种情况也最终鼓励了结焦的产生。

3.3 运行问题分析

据了解，该锅炉自投运后一直超负荷状态运行。一般来说，锅炉应在80%～95%额定负荷下运行才能达到最佳效果。而超负荷运行对锅炉的损害也是显而易见。一方面，锅炉在超负荷运行易造成锅炉的结焦。超负荷运行时，烟气流速快，炉膛内温度高，并且对于大多数烟煤来说，焦结性强、灰熔点稍微偏低，势必造成炉膛内的结焦。这种超出力运行时间越长，结渣和积灰将越严重，受热面吸热量就相对越少，为保证一定的蒸发量，就需继续增加燃料量和风量，从而形成恶性循环，最终的结果将使锅炉出力降低，影响机组的安全稳定运行。另一方面，锅炉长期处于超负荷状态，为保障足够的蒸发量会影响排污量，从而导致锅炉内水质碱度较高，在这种环境下锅炉会引起碱腐蚀，进而加剧锅炉的腐蚀损伤。

3.4 综合管理的问题

锅炉在试运行期间结束后没有及时对锅炉进行相应的检查和维护，是该锅炉造成损伤的另一个原因。长期以来对设备的“重使用、轻维护”的惯性思维导致设备投入运行后的管理和维护跟不上。

4、使用建议

4.1 进行有效水处理

根据GB/T 1576进行有效、合理的水处理，水质是否合格的判定标准不能仅限于或者仅仅根据硬度值，处理后的水的硬度、浊度、溶解氧、全铁、油量、PH值等都在标准范围内，才是合格的水质。而溶解氧的含量则是造成锅炉腐蚀的重要原因之一，在实际的锅炉使用中还应合理选择除氧方法有效地对锅炉进行除氧。

该单位应根据GB/T 1576对锅炉给水溶解氧的限定安装除氧设备，在保证给水溶解氧浓度符合标准限定的同时根据锅炉自身受损情况采取有效措施。

4.2 控制结焦

根据锅炉设计、炉型及适应煤种合理选择匹配的煤质，并在运行过程中结合锅炉出力、配风等因素进行有效调节，控制锅炉的结焦。

4.3 合理使用

应根据锅炉自身出力合理安排锅炉负荷，尽可能控制锅炉在80%～95%额定负荷下运行。

4.4 科学保养

应加强锅炉在停炉期间的保养，并在运行前将所有垢渣、氧化物等可能造成锅炉腐蚀的杂质清理干净。

4.5 加强管理

强化企业的安全主体责任和意识，加强对锅炉管理人员和操作人员对锅炉使用的重视。

5、结束语

锅炉使用条件复杂，受各种因素及工况的影响，应根据锅炉自身状况合理使用、科学养护，保障使用较长年限并尽可能保证其整体状况良好。目前国家在锅炉安全运行同时在逐步强调锅炉的经济运行，如何保障锅炉的安全运行并不断做好节能减排工作，需要与锅炉相关的管理人员、操作人员（司炉人员）、检验检测人员等的共同努力。

参考文献：

【1】魏宝明.金属腐蚀理论与应用[D].化学工业出版社，2004.9.

【2】李茂东，林锡辉.锅炉腐蚀原因分析及预防[J].暨南大学学报（自然科学版），2003.2.

【3】李传瑾，林卫全，谭永庆.锅炉结焦原因初探[J].莱钢科技，2006.2.