PDF《生物质循环流化床锅炉防磨盖板沉积腐蚀问题研究》

生物质循环流化床锅炉防磨盖板沉积腐蚀问题研究 李廉明1 ,李秋萍2 ,孙坚1 ,金建荣1 ,李岱1 ,章平衡1 (1.

嘉兴新嘉爱斯热电有限公司,嘉兴314016;

2.浙江嘉兴环发环境科学技术有限公司,嘉兴314016) 摘要:生物质循环流化床直燃发电供汽过程中,锅炉尾部烟道过热器表面防磨盖板出现沉积腐蚀问题.本文针对防 磨盖板沉积腐蚀样品进行研究.通过EDS(能谱,Energy Dis-persive Spectrometer)和XRD(X射线衍射,X-Ray Diffrac-tion )分析发现:防磨盖板表面沉积物呈灰褐色,沉积内层对防磨盖板腐蚀严重.沉积物主要由Cl、Ca、K、Na、Si、Fe元 素构成,并含有少量的Mg、Al、P、S、Ti、Cr、 Ni元素.KCl、CaCl

2、CaSO4是沉积的主要成分.防磨盖板的沉积腐蚀问题实际上是 碱金属问题 . 0引言 生物质作为一种可再生能源,具有清洁、低碳、 分布广泛的特征[1,2] .近年来,随着国内对环境保护越来越重视,生物质能也受到越来越多的关注.我国是农业大国,秸秆类农业废弃物 是生物质能的重要组成部分.秸秆类农业废弃物资源化利用是我国经济社会绿色发展的必然要求.在众多秸秆资源化 利用技术中,秸秆直燃发电技术是最为直接、高效的一种[3] .考虑到国内秸秆燃料的种类、品质问题,经过多年的技术积累,秸秆循环流化床直接燃烧发电技术已经逐渐成为行 业的主流. 循环流化床燃烧技术对燃料品种和燃料品质的变化适 应性强[4] ,比较适合现阶段我国国情,可以用来焚烧处理秸秆类农业废弃物.但是秸秆处理过程还面临不少技术上的挑战.秸 秆类农业废弃物碱金属含量高,在循环流化床国内燃烧过程中,过热器和省煤器表面容易产生大量沉积,导致锅炉不 得不频繁停炉来清理、检修受热面.沉积问题已经成为采用循环流化床锅炉焚烧秸秆过程中迫切需要解决的问题.防 磨瓦布置在锅炉受热面管排的迎风面,减少管排磨损.但是在生物质循环流化床锅炉中,防磨瓦受到沉积物腐蚀问题 相当严重. 目前,国内外在秸秆循环流化床直燃发电方面 已经开展了大量研究[5-8] ,但是研究的重点大多集中停留在实验室阶段.相对而言,针对秸秆直燃发电工程实践中各种问题的研究并不充分. 本文对某生物质直燃循环流化床锅炉中受热面防磨瓦的沉积腐蚀问题进行分析,探索受热面沉积腐蚀形成机理,并提 出了解决问题的措施以保证锅炉的连续、稳定、安全运行. 1实验 1.1取样 样品取自浙江某热电厂锅炉过热器防磨瓦表面 ,防磨瓦材质为16Cr25Ni2OSi2 .该电厂采用无锡华光锅炉厂生产的130t/h高温高压生物质循环流化床锅炉,烟气依次流经水冷(过热)屏、中温过热 器、低温过热器、省煤器和空气预热器.给水先经过省煤器、吊挂管后进入汽包,如图1所示. 页面

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10 锅炉设计燃料主要为当地的各种生物质燃料,包括树皮、人造板厂废料、秸秆等.本项目实际使用的燃料主要包括 稻秆、木下角料,设计入炉秸秆按照稻秆s木下脚料=80s20的比例混合.表1给出所用混合燃料的工业分析、元素分 析. 1.2样品制备与分析方法 在对防磨瓦表面沉积块的实验分析过程中,采用了JSM-6390ASEM(扫描电子显微镜,Scanning Electron 页面

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10 Microscope)技术观察沉积块表面形态,同时采用EDS(能谱,Energy Dispersive Spectrometer)技术测量沉积块表面元素分布. 为了确定沉积块的矿物学组成,在沉积块烟气侧、管排侧分别刮下少许粉末,采用Thermo Elec- tron公司生产的X射线衍射仪对样品进行XRD(X射线衍射,X-Ray Diffraction)分析,扫描角度为5°-80°,扫描步长为0.02°.采用MDI JADE软件进行寻峰. 2结果 2.1表观形态 经过三个月的满负荷运行,从进入锅炉内检查结果来看,炉膛内受热面表面清洁并没有结渣和沉积情况,但是位于 锅炉尾部烟道进口附近区域的过热器防磨盖板表面出现了一定程度的沉积.防磨盖板受到沉积物腐蚀情况非常严重. 在烟气流动方向下游的省煤器表面防磨盖板则基本没有沉积物形成. 锅炉在尾部烟道布置有脉冲激波吹灰器,防磨盖板表面的细灰或较薄的沉积层能够被吹掉.一旦沉积层生长到一定 厚度时,吹灰器不能起到吹灰效果,需要人工进入烟道内进行受热面清理.如果防磨盖板受腐蚀情况比较严重,不仅 需要清理受热面沉积,还需要更换受热面防磨盖板.运行中过热器防磨盖板附近烟气温度一般在700℃-800℃之间. 过热器防磨盖板受腐蚀后,容易脱落,使得过热器管束暴露在烟气冲刷和吹灰器冲击下,不利于锅炉安全稳定运行 .脱落后的防磨盖板堆积在尾部烟道内,还会引起尾部烟道堵灰.因此本文的研究主要针对过热器防磨盖板表面的沉 积块进行分析. 过热器防磨盖板在锅炉尾部烟道气固两相环境中,发生了复杂的物理化学变化.整根防磨盖板表面附着了一层灰褐 色沉积.防磨盖板受所处环境和沉积影响,能够被轻易折断.针对折断后的防磨盖板进行取样分析,样品宏观形态如 图2所示.从图中可以看出,防磨盖板管排侧和烟气侧都附着了一层大约2-4mm的沉积.管排侧沉积比烟气侧沉积薄 .防磨盖板烟气侧表面沉积样品呈灰褐色,由于其处于迎风面,因此外部颗粒冲刷痕迹非常明显;