PDF《燃用高硫煤四角切圆锅炉水冷壁 高温腐蚀治理》

97 http://www.rlfd.com.cn 随着低氮燃烧技术的普及,我国燃煤电站锅炉 的燃烧器区域水冷壁管,常常因高温腐蚀严重而减 薄过快, 严重影响电厂的安全稳定运行[1-4].

300 MW 等级的燃煤火电机组在我国电力系统中仍然占有 相当高的比例,同时受煤炭市场影响,电厂动力用 煤中高硫煤占有较大比重,所以对燃用高硫煤的

300 MW 等级机组锅炉而言,水冷壁高温腐蚀问题 更突出. 本文针对某

330 MW 机组燃用高硫煤的四角切 圆锅炉在低氮燃烧器改造后水冷壁出现的高温腐 蚀问题,在研究该炉水冷壁管高温腐蚀失效机理的 基础上,自主研制了一种新型防腐耐磨涂层材料, 并采用该涂层材料对水冷壁管进行了超音速电弧 热喷涂,结合水冷壁贴壁气氛测试技术、锅炉燃烧 运行优化技术等综合治理手段,极大地缓解了水冷 壁高温腐蚀问题.

1 设备概况 某电厂

330 MW 机组锅炉为 SG-1025/18.3-M836 型、亚临界参数、一次中间再热、单汽包、单炉膛、 平衡通风、露天布置、固态排渣Π型煤粉锅炉.采 用钢球磨煤机中间储仓式热风送粉系统,四角切圆 燃烧方式.锅炉设计燃煤为平顶山贫煤,煤质特性 见表 1. 表1煤质特性 Tab.1 The coal characteristics 项目 设计煤种 校核煤种 war(C)/% 53.46 58.46 war(H)/% 2.70 2.15 war(N)/% 0.76 0.97 war(O)/% 3.57 4.01 wt.ar(S)/% 1.03 0.36 war(A)/% 31.76 26.25 war(M)/% 6.72 7.80 wdaf(V)/% 8.89 8.44 Qnet,ar/(kJ・ kg-1)

20 076

21 780 锅炉主燃烧器共

12 层喷口,自下而上依次为 AA、下三次风、A、AB、B、BC、上三次风、C、 CD、D、DD、OFA.其中,一次风(除B层微油 燃烧器外)全部采用上下浓淡中间带稳燃钝体的燃 烧器,在BC 层和 OFA 层两侧加装有贴壁风,在主 燃烧器上方约 6.7 m 处布置

4 层SOFA 喷口.燃烧 器布置如图

1 所示. 图1燃烧器布置示意(mm) Fig.1 Schematic diagram of the burners arrangement (mm)

2 水冷壁高温腐蚀现状及原因 2.1 高温腐蚀现状

2014 年6月锅炉完成低氮燃烧器改造,在2015 年9月(机组实际运行时间约

300 天)机组临 停检查中发现,锅炉炉膛水冷壁高温腐蚀严重,主 要腐蚀区域沿高度方向从第

7 层燃烧器中心水平位 置(上三次风喷口,标高约

17 m)到SOFA-I 层燃 尽风喷口中心水平位置(标高约

30 m) ,总高度约

13 m,尤其后墙标高

22 m 至27 m,总高度

5 m 区 域腐蚀减薄更严重.现场检查发现:水冷壁表面腐 蚀产物外侧主要呈黄褐色和灰白色,有不规则疏松 凸起;

内侧主要呈棕褐色或棕黄色,部分呈黑色,

98 热力发电2019 年http://www.rlfd.com.cn 较致密;

各部位水冷壁向火侧腐蚀产物的片状脱 落物的厚度也不尽不同,大多数腐蚀产物的厚度在 1.6 mm 左右,易断裂. 2.2 高温腐蚀原因 1)燃煤含硫质量分数的影响 一般,燃煤含硫 质量分数大于 1%,就会大大增加锅炉高温腐蚀的 风险[1] ,而该锅炉入炉煤的全硫长期在 1.7%左右, 易导致水冷壁高温腐蚀. ?)煤粉气流刷墙的影响 现场检查发现,锅炉 整体上四面墙水冷壁管不存在明显的横向冲刷痕 迹,基本上可以判断煤粉气流刷墙非高温腐蚀的主 要原因[5] ,但后墙水冷壁高温腐蚀较前墙及两侧墙 更为严重,且后墙有小部分区域水冷壁管存在较明 显的横向冲刷痕迹,炉内空气动力场中燃烧切圆局 部存在偏向后墙的倾向. 3)炉内还原性气氛的影响 现场检查发现,锅 炉炉内燃烧器区域多数水冷壁管上覆盖着炭黑,从 这一现象可判断,炉内主燃区常常处于欠氧状态. 为了解锅炉运行中水冷壁近壁烟气还原性气体的 体积分数水平, 在300 MW 负荷、 习惯运行方式下, 对该炉进行了摸底试验,试验结果见表 2―表5. 表2主要运行参数表 Tab.2 Main operating parameters of the DCS and the coal quality and ash carbon content 项目 数值 表盘氧体积分数/% 3.5 一次风母管压力(A/B)/kPa 4.3/4.2 AA 层/下三次风/上三次风/BC 层风门开度/% 11/11/11/11 A/B/C/D 层周界风门开度/% 33/33/33/33 AB/CD/DD 层风门开度/% 33/33/33