1025th煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀的试验研究
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水冷壁高温腐蚀原因分析及调整策略摘要:某电厂2号炉大修时发现两侧墙水冷壁发生了较为严重的高温腐蚀,最高腐蚀厚度接近1mm;炉膛的前后墙水冷壁也有轻微的高温腐蚀现象。
通过在被腐蚀区域喷涂耐腐蚀金属涂层如镍铬钛、镍铬合金等是减缓高温腐蚀的一种措施,但不能从根本上解决,而且价格较高。
入炉煤煤质下降、含硫量偏高和水冷壁贴壁处产生还原性气氛是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因。
为了找到避免水冷壁发生高温腐蚀,且保证锅炉稳定、高效燃烧的运行参数,特进行了燃烧调整试验,并结合历史煤质分析得出本厂高温腐蚀的最终原因,从而进行运行方式的调整,避免或减少2炉的高温腐蚀现象。
关键词:高温腐蚀还原性氧量燃烧调整Cause Analysis and adjustment strategy of high temperaturecorrosion of water wallCong Peiyong,Datang International Xilinhot Power Generation Co. , Ltd. , Xilinhot, 026200ABSTRACT: during the overhaul of No. 2 boiler in a power plant, serious high temperature corrosion was found in the water wall of the two side walls, with the maximum corrosion thickness approaching 1mm. Spraying anti-corrosion metal coating such as ni-cr-ti and ni-cr alloy in the corroded area is a measure to slow down the high temperature corrosion, but it can not be solved fundamentally and the price is high. The main reasons for the high temperature corrosion of the water wall are the decrease of coal quality, the high sulfur content and the reductive atmosphere at the wall. In order to find out the operation parameters that can avoid high temperature corrosion of water wall andensure stable and efficient combustion of boiler, the combustion adjustment test is carried out, and the ultimate cause of high temperature corrosion is obtained by analyzing the history of coal quality, thus the operation mode can be adjusted to avoid or reducethe high temperature corrosion of 2 furnaces.Keywords: High temperature corrosion, reducibility, oxygen content, combustion adjustment1、前言:工程概况:某电厂2号锅炉为超临界、变压运行直流锅炉,单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施发表时间:2019-06-28T09:41:51.990Z 来源:《中国电气工程学报》2019年第4期作者:马天文[导读] 摘要:进入21世纪后,我国社会对电能的需求越来越强,而随着科学技术的不断发展,火力发电技术也日益成熟。
现阶段,我国在建火电厂项目主要采用超临界机组与亚临界机组。
超临界机组是一种较为先进的燃煤发电机组,具有环保性能好、煤耗低以及技术含量高的特点。
在超临界锅炉实际应用过程中,人们发现锅炉的水冷壁易受到高温的破坏,从而导致锅炉无法正常工作。
笔者结合工作经验与相关理论知识,在本文中探讨了超临界锅炉水冷壁高国华太仓发电有限公司, 江苏省太仓市 215400摘要:进入21世纪后,我国社会对电能的需求越来越强,而随着科学技术的不断发展,火力发电技术也日益成熟。
现阶段,我国在建火电厂项目主要采用超临界机组与亚临界机组。
超临界机组是一种较为先进的燃煤发电机组,具有环保性能好、煤耗低以及技术含量高的特点。
在超临界锅炉实际应用过程中,人们发现锅炉的水冷壁易受到高温的破坏,从而导致锅炉无法正常工作。
笔者结合工作经验与相关理论知识,在本文中探讨了超临界锅炉水冷壁高温腐蚀问题与技术改造措施,供读者参考借鉴。
关键词:超临界锅炉;水冷壁;高温腐蚀超临界锅炉技术始源于20世纪90年代,其由欧洲工程家发明,至今仍在发电领域发挥着不可或缺的作用。
超临界锅炉是一种锅炉内工质的压力处于临界点之上的锅炉。
超临界锅炉经长时间使用后可能产生高温腐蚀问题,而高温腐蚀现象不仅无法会令锅炉无法正常工作,还可能引发安全事故。
本文以超临界锅炉水冷壁高温腐蚀现象为研究对象,对造成高温腐蚀现象的原因进行了分析,同时提出了针对超临界锅炉水冷壁高温腐蚀的技术改造建议1.对高温腐蚀予以分析国内在进行电厂锅炉的腐蚀事故调查发现,其腐蚀部分主要位于高温区域,具体来讲,在燃烧器的出口位置和中心线比较相近区域,发生容易腐蚀几率较高。
水冷壁高温腐蚀的原因分析及预防措施我厂#2炉在本次B级检修中发现水冷壁存在高温腐蚀现象,高温腐蚀区域大约在D层燃烧器与层燃烧器之间,在这一区域水冷壁高温腐蚀后,壁厚明显减薄,最薄处仅有5mm, 因而强度降低,极易造成水冷壁爆管和泄漏,危及锅炉安全运行。
针对水冷壁高温腐蚀问题,生产部、调度部、运行分场进行了多次分析和探讨,认为我厂水冷壁高温腐蚀的原因大致有以下几个原因:1、我厂燃煤为山西贫煤,该煤种含硫及硫化物较多,高含硫量使煤在燃烧中产生较多的腐蚀性物质,直接导致水冷壁的高温腐蚀。
同时,由于近年来煤炭市场供求关系的转换,煤质难以得到保证,由于煤质较杂多变,运行中往往引起煤粉变相,着火点推迟,燃烧速度低等一系列问题。
2、我厂锅炉为亚临界锅炉,饱和水温约为360 ℃,水泠壁温度可达400℃,在该条件下管壁被氧化,使受热面外表形成一层Fe2O3和极细的灰粒污染层,在高温火焰的作用下,灰分中的碱土金属氧化物(Na2O、K2O)升华,靠扩散作用到达管壁并冷凝在壁面上,与周围烟气中的S O3化合生成硫酸盐。
管壁上的硫酸盐与飞灰中的Fe2O3及烟气中的S O3作用,生成复合硫酸盐,复合硫酸盐在550℃-710 ℃范围内呈液态,液态的复合硫酸盐对管壁有极强的腐蚀作用。
3、我厂入炉煤粉长期偏向,造成煤粉直接冲刷水冷壁,在水冷壁附近区域造成还原性气氧,导致高温腐蚀。
4、我厂为四角切圆燃烧锅炉。
当一、二次风射流喷出燃烧器后由于受到上游邻角气流的挤压作用及左右两侧不同补气条件的影响,使气流向背火侧水冷壁偏转,此时刚性较弱的一次风射流将比二次风偏转更大的角度,从而使一、二次风分离。
一、二次风的刚性相差越大,这种分离现象越明显。
由于部分一次风射流偏离了二次风,煤粉在缺氧状态下燃烧,在射流下游水冷壁附近形成局部还原性气氛,从而引发高温腐蚀。
我厂对水冷壁高温腐蚀问题十分重视,多次请教电研院专家并邀请来我厂进行考察分析指导,并于华北电力大学合作,针对水冷壁高温腐蚀问题进行了专题研究。
燃煤电站锅炉水冷壁壁面高温腐蚀问题分析与对策发布时间:2022-09-14T08:28:40.614Z 来源:《中国电业与能源》2022年5月9期作者:李海明[导读] 近年来,随着社会经济水平的发展,人们的环保意识越来越强,因此对燃煤电站锅炉的排放有了更高的要求。
李海明中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司陕西榆林 719000摘要:近年来,随着社会经济水平的发展,人们的环保意识越来越强,因此对燃煤电站锅炉的排放有了更高的要求。
他们开始利用各种先进技术对燃煤电站锅炉进行技术改造,以达到排放目标。
此外,还需要对锅炉燃烧方向进行微调,有利于实现燃料分级和配风分级燃烧,从而减少二氧化碳的产生。
这样的微调导致大量的硫化氢和一氧化碳车聚集在水冷壁面上,造成还原和腐蚀气氛,导致燃煤电站锅炉水冷壁面出现问题。
因此,有必要分析燃煤电厂锅炉水冷壁高温腐蚀的对策。
关键词:高温腐蚀;水冷壁;高温腐蚀;问题;对策前言本文以燃煤电站锅炉水冷壁高温防腐为具体研究对象。
从腐蚀机理和燃烧特性出发,分析了燃煤电站锅炉水冷壁的高温腐蚀,探讨了腐蚀区域的还原性和硫化物型溶盐的分布规律。
不难发现,腐蚀部位集中在燃烧器周围区域和冷灰斗区域的下层。
根据大量调查数据显示,在氧浓度极低的情况下,燃煤电厂锅炉水冷壁区硫化氢、一氧化碳等物质浓度严重超标,导致水冷壁表面严重腐蚀。
腐蚀面积与初步建立的理论数值模型一致。
结合多年的工作经验,对燃煤电厂锅炉水冷壁表面高温腐蚀进行了分析,并提出了相应的对策。
1 燃煤电站锅炉水冷壁壁面高温腐蚀机理锅炉水冷壁是锅炉炉内最重要的部件,它吸收炉内的高温,是炉内能量转换的关键部件之一。
为了最大限度地利用利润空间,锅炉水冷壁管一般采用低合金钢,可以在一定程度上提高锅炉的使用寿命。
但是随着锅炉使用时间的延长,锅炉水冷壁表面会有一定的污垢,并且存在大量的腐蚀性物质和气体,进而形成各种腐蚀,腐蚀问题越来越严重。
燃煤锅炉的燃料,有些煤中的一些含硫物质是通过空气输送到燃烧室的,在水冷壁的壁区燃烧,它实际存在不同的含硫物质,但这经过氧化分解,一系列的步骤,可以使水冷壁区域的氧气浓度不断增加,并且降低因此就有了还原性气体;如果还原性气体的含量变大,硫化氢、一氧化碳的浓度也越来越高,在此基础上,硫物质与铁之间的相互反应就会变成硫化铁,导致燃煤锅炉水冷壁表面发生腐蚀反应,由于硫化铁不稳定,在持续高温环境下容易生成氧化铁,使得燃煤锅炉水冷壁腐蚀越来越严重。
火力发电厂煤粉炉水冷壁管高温腐蚀原因与防控措施摘要:近年来受环保、燃料、电力能源结构调整等影响,火力发电厂不同种类、不同容量的锅炉,受煤质变化、配煤掺烧及燃烧方式等影响,水冷壁受热面的高温腐蚀现象越来越普遍。
由于水冷壁的高温腐蚀,造成管壁迎火侧壁厚减薄,导致检修中大面积换管、锅炉运行中泄漏停机等问题日益突出,本文针对某电厂自投产以来,锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行统计分析,并提出了相应的治理措施,对同类型锅炉节能降耗提供了一定的依据。
关键词:锅炉;水冷壁;高温腐蚀;防治措施0 引言燃煤电厂锅炉水冷壁作为电站锅炉的主要受热面,是锅炉内部能量转换的关键部分。
燃煤电厂为提高经济型、降低供电煤耗,发展趋势以高容量、高参数快速增长,温度和压力不断升高;受煤源市场的影响,配煤掺烧偏离设计煤种;受日趋严峻的环保政策要求排放标准越来越严格,低氮燃烧和空气分级燃烧方式势在必行;受电力能源结构的影响,深度调峰日趋频繁,均对燃煤电厂锅炉提出了严峻的挑战。
大容量、高参数锅炉水冷壁受煤质变化、低氮燃烧、频繁调峰等比例外界条件下,高温腐蚀成为目前亟待解决的问题。
1 设备概况某公司2×300MW锅炉为东方锅炉厂设计制造的亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型汽包炉,锅炉型号均为DG1025/17.4-Ⅱ12。
锅炉采用4套低速钢球磨煤机中间储仓式制粉系统,设计煤粉细度R90=8%。
磨煤机为西安电力机械厂制造的低速钢球磨煤机,型号为DTM350/700,共4台,转速为17.57r/min,单台制粉设计出力为35t/h。
每台磨配备一台中美合资-沈阳施道克电力设备有限公司生产的电子称重式给煤机,型号EG2490,出力范围5~60t/h。
2 相关改造及治理情况2.1 原设计情况燃烧器采用四角布置、切向燃烧、手动摆动式直流煤粉燃烧器,假想切圆直径为Φ790mm。
每角燃烧器共布置16层喷口,其中5层一次风喷口(最下层为微油点火煤粉燃烧器)、2层三次风喷口、2层顶二次风(OFA,即燃烬风)喷口、7层二次风喷口(其中3层布置有燃油装置)。
300MW#1.2炉水冷壁高温腐蚀原因分析与控制措施水冷壁是锅炉的重要传热部件, 因其运行工况较为恶劣, 所以长期以来, 一直是各火电厂抑制锅炉“四管”防爆的重点部位。
但近年来由于煤碳市场的持续紧张, 致使大量劣质煤、高硫煤流入火电厂, 在一定程度上造成了火电厂生产的被动局面, 给锅炉设备的安全运行带来了较大的影响, 两台1025吨/时锅炉在2005年发生的高温腐蚀就是最典型的例子, 这不能不让锅炉人重新采取对策, 应对差煤质下的锅炉安全运行。
1设备概要两台HG-1025/18.2-WH10型锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的亚临界一次中间再热自然循环汽包炉。
该炉型采用单炉膛Π型布置, 四角直流燃烧器, 切向燃烧, 平衡通风。
每台炉配四台钢球磨, 中间储仓, 一次风热风送粉。
设计煤种为无烟煤和贫煤的混煤。
每角燃烧器共五层一次风口, 上三层为可摆动的WR燃烧器, 下二层为固定的双通道自稳式燃烧器。
为保证燃烧区域燃烧工况良好, 在高位布置了三次风, 且反切于主旋流。
为保证煤粉的充分燃烧, 从燃烧器上层一次风口中心线到分隔屏下沿, 有21800mm较大的燃尽高度。
从燃烧器下层一次风中心线到冷灰斗拐点为3925mm。
某厂两台300MW机组分别为1997年12月和1998年8月投产, 截止2005年底#1.2炉分别累计运行47196小时和43181小时, 均已进行一次大修。
2006年上半年#1.2炉小修中检查发现水冷壁标高23—28米间(也是上两层火咀和三次风火咀区域): 前墙左起第58~122根, 后墙左起第39~108根, 左墙前数第30~110根, 右墙前数第60~117根水冷壁表面凹凸不平, 如下图, 且在水冷壁表面有一层较疏松、呈褐黑色氧化皮。
打净表面检测水冷壁壁厚: #1炉最小剩余壁厚为4.7mm,#2炉最小剩余壁厚为3.6 mm(设计: φ63.5×8), 全面检测后发现, 剩余壁厚小于6mm的炉管: #1炉有110根, #2炉有135根。
锅炉水冷壁的高温硫腐蚀原因及对策摘要:为避免锅炉水冷壁烟气侧高温硫腐蚀,本文通过对腐蚀原因、机理进行分析,提出行之有效的对策措施,能有效降低锅炉水冷壁低高温硫腐蚀。
提高锅炉运行的安全可靠性。
关键词:水冷壁;燃烧器;硫腐蚀;烟气;失效1引言为了控制锅炉燃烧装置尾部排放烟气中的NOX含量,减少其后部脱硝装置的压力,以空气分级燃烧技术为特征的低氮燃烧器广泛地应用于电站锅炉。
这种燃烧器的原理是:在主燃烧区的过量空气系数维持在0.85,燃料着火后在欠氧条件下燃烧,生成具有还原性的CO气体和焦炭,抑制NOX的生成,并将NO还原。
随着上层燃烬风的补入,过量空气系数增加,未燃尽的燃料在燃尽区充分燃烧。
由于在主燃烧区为欠氧燃烧,其所形成的还原区域,使灰熔点降低,易在附近的水冷壁结焦。
特别是在燃用高硫煤时,燃烧器区域的水冷壁将出现高温硫腐蚀,使炉管失效爆管。
2水冷壁高温硫腐蚀失效的发生机理2.1腐蚀机理关于锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要发生在烟气侧热负荷较高区域。
燃煤中硫含量高是引起水冷壁管外侧高温烟气腐蚀的主要因素,当硫含量超过1%时就容易发生硫腐蚀。
水冷壁管的硫腐蚀分硫化物腐蚀、硫酸盐腐蚀和焦硫酸盐腐蚀。
一般来说,水冷壁管的高温腐蚀是管壁附近因欠氧燃烧形成还原性气氛引起的,腐蚀速度随温度升高而增加。
即熔融状态的煤粉在炉膛水冷壁管附近开始分离,使碳和硫聚集在边界层。
由于缺氧局部形成还原性气氛,硫的燃烧和三氧化硫的形成便发生困难,因而游离态的硫和硫化物(硫化氢等),便开始与铁发生反应,使管壁产生硫化物腐蚀。
水冷壁管的高温腐蚀属严重硫化物型腐蚀,腐蚀反应包括氧化和硫化反应,其过程如下:煤粉中的黄铁矿(FeS2)受灼热分解,产生自由态的硫原子。
FeS2=FeS+S管壁周围存在一定浓度的H2S和SO2,也会生成自由的硫原子。
2H2S+SO2=2H2O+3S分解出来的硫,由于缺氧,硫的燃烧和SO3的形成比较困难,便会与管壁金属反应生成FeS。
锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及解决措施李强(大唐东北电力试验研究院有限公司,吉林长春130012)摘要:某电厂锅炉两侧墙燃烧器区域水冷壁发生较严重的高温腐蚀。
经化验分析,腐蚀产物主要成分为铁氧化物、铁硫化物,属典型的硫化物腐蚀。
通过分析现场运行情况,并结合数值模拟,发现出现高温腐蚀的主要原因为:低氮燃烧方式下,主燃烧区过量空气系数较低,主燃区呈现较强的还原性气氛,在该气氛下,燃料中的硫容易与水冷壁管发生反应,使水冷壁被腐蚀。
通过在侧墙增加特定的贴壁风喷口,还原性气氛可以得到有效缓解。
关键词:水冷壁;贴壁风;高温腐蚀;数值模拟中图分类号:TM621文献标志码:B文章编号:1007-9904(2019)09-0057-04 Causes Analysis of High-temperature Corrosion of BoilerWater Walls and Solving MeasuresLI Qiang(Datang Northeast Electric Power Experiment&Research Institute Co.,Ltd.,Changchun130012,China)Abstract:Severe high temperature corrosion occurred on the water-cooling walls in burner area of bilateral boiler in a power plant.The main components of corrosion products are iron oxides and iron sulfides,which is categorized under the typical sulfide corrosion.Through comprehensive analysis based on the actual operation and numerical simulation,the main cause of high temperature corrosion is due to vulcanization under strong reductive atmosphere which is created by low excess air coefficient under low-nitro-burning.Reductive atmosphere can be effectively alleviated by adding a specific wall-air nozzle to the side wall.Keywords:water wall;wall-air;high temperature corrosion;numerical simulation0引言随着国家环保政策的日趋严格,电厂锅炉NO x 排放标准为不高于50mg/m3,锅炉采用空气分级和燃料分级相结合的设计理念,主燃区过量空气系数较低,导致主燃区缺氧燃烧,还原性气氛增加,同时燃烧中高硫煤时,容易引起水冷壁管壁发生高温腐蚀,严重影响锅炉安全运行[1]。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉是火力发电厂的核心设备之一,其中锅炉水冷壁作为锅炉的重要零部件,承担着传热和防护的重要作用。
由于高温高压腐蚀的作用,锅炉水冷壁面临着严峻的腐蚀问题,给锅炉的安全稳定运行带来挑战。
对锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护问题进行深入研究和探讨,对于提高锅炉设备的运行效率和安全性具有重要意义。
一、锅炉水冷壁高温腐蚀机理锅炉水冷壁在高温高压条件下,承受着燃烧产物的冲击和腐蚀作用。
引起锅炉水冷壁高温腐蚀的主要原因有以下几点:1. 高温氧化腐蚀高温氧化腐蚀是指金属在高温下与氧气发生化学反应,形成氧化物。
在高温条件下,金属表面形成的氧化物薄膜很容易发生脱落,造成金属表面继续暴露在高温高压的燃烧气体中,导致金属继续氧化腐蚀。
2. 燃烧产物侵蚀燃烧产物中含有大量的酸性气体和腐蚀性物质,例如SO2、SO3、Cl2等,这些气体和腐蚀性物质会对锅炉水冷壁金属产生侵蚀作用,加速金属腐蚀的进程。
3. 热应力腐蚀锅炉水冷壁在高温高压条件下,金属材料容易受到热应力的影响,导致金属的晶粒结构发生变化,从而影响金属的力学性能和抗腐蚀性能。
以上这些因素共同作用下,导致锅炉水冷壁高温腐蚀加剧,严重影响了锅炉设备的安全稳定运行。
二、锅炉水冷壁高温腐蚀防护技术针对锅炉水冷壁高温腐蚀问题,研究人员和工程技术人员积极探索各种适用的腐蚀防护技术,提高水冷壁的抗腐蚀性能,保障锅炉设备的安全运行。
目前,主要的防护技术有以下几种:1. 金属材料的选用在设计和制造锅炉水冷壁时,应根据工作条件和使用环境选择适合的金属材料,提高金属的耐高温腐蚀性能。
一般选用的金属材料有碳钢、合金钢、不锈钢等,这些材料具有较好的耐高温腐蚀性能和机械性能。
2. 表面覆盖保护层在金属表面涂覆一层保护层,可以有效提高金属的耐腐蚀性能。
常用的表面覆盖保护层材料有镀锌、热喷涂、电镀等,这些保护层可以有效隔离燃烧产物和金属直接接触,延缓金属的氧化腐蚀过程。
锅炉水冷壁高温腐蚀原因及对策分析周伟摘要:文章首先进行高温腐蚀的分析,其次阐述锅炉水冷壁高温腐蚀原因,最后提出相关对策,意在有效避免各类事故的发生,使锅炉水冷壁具有较高质量标准。关键词:燃煤锅炉;水冷壁;高温腐蚀1引言我国发生锅炉水冷壁高温腐蚀的事故几率呈现逐年上升的趋势,以某发电厂的锅炉为例,在锅炉水冷壁发生高温腐蚀后,水冷壁管(128根)厚度发生不同程度减薄超标情况,其中最薄壁管厚度约为 5 毫米,使其锅炉强度不断下降,最终引发爆管与泄漏等事故。2高温腐蚀类别水冷壁高温腐蚀相比较其他的腐蚀来说是个非常复杂的物理与化学的混合变化。高温腐蚀的从发生的原因分析,通常可以被分成三种能造成高温腐蚀的额化合物,即氯化物、硫化物和硫酸盐。2.1氯化物造成的高温腐蚀这些年越来越多的实验报告显示,如果燃煤锅炉在燃烧时使用的煤粉成分中含有大量的氯化物,其锅炉内会产生氯化氢。氯化氢对锅炉的水冷壁会造成一定的腐蚀,对于这一点很多的热电厂还没有给予足够的关注。如测试发现所使用的煤粉中氯的含量在0.1%以下,这个数值不足以产生水冷壁的高温腐蚀,可以忽略不计。2.2硫化物造成的高温腐蚀在燃烧器的内部的纵向区域内,因没有完全燃烧的火焰会加速冲击水冷壁的管道,致使煤粉在进行剩余燃烧时将会消耗大部分氧气,这样会导致水冷壁的外部管壁发生硫腐蚀现象。还有研究表明硫化物形成的高温腐蚀常常同时伴随着黄铁矿的结渣现象。2.3硫酸盐造成的高温腐蚀硫酸盐造成的高温腐蚀主要是由于使用的煤粉中含有碱性组分。这种碱性成分会在燃烧过程中生成两种化合物(分别为硫酸盐以及焦硫酸盐),其对水冷壁的管道造成腐蚀。在硫酸盐的化合物对水冷壁造成高温腐蚀的同时存在煤粉结焦和结渣现象的产生。如对某电厂水冷壁高温腐蚀的渣样进行分析得出,锅炉水冷壁高温腐蚀产生的主要组分为三氧化二铁。SO3等。其主要成分为铁和硫,而其中的硅和铝的含量较低。通过对这些数据的分析可以推断这类高温腐蚀为硫化物造成的腐蚀。3高温腐蚀形成的原因3.1使用的煤粉中硫的含量过高。有数据显示,我国生产的煤其中的硫大概有60%~70%是无机硫,其余的30%~40%是有机硫。在占据有大比例的无机硫中,大部分是黄铁矿硫,剩余的一小部分为硫酸铁硫。众所周知,对结渣和高温腐蚀影响最大的就是黄铁矿,这点已经得到了同行业的关注。所以,对入炉的煤粉进行硫及其各种形态硫的测定就显得尤为重要了。3.2煤质原因某热电厂的锅炉燃煤使用的是某地的无烟煤,但由于其自身产量及运输各方面的影响,最终使用的燃料为无烟煤夹杂部分贫煤。经过研究数据测定,这种煤粉在燃烧过程中的产生的挥发组份中含有的二氧化碳、水等过多,其产生的氢气和甲烷等可燃烧气体成分较之减少,挥发组份的充分释放温度过高,而且其挥发释放速度缓慢。这样导致煤粉的充分燃烧时间加长,能够燃尽的性能更差,使得水冷壁的表面更易形成还原性气氛。3.3锅炉内壁设计的切圆参数过大近些年设计的锅炉内壁为了能在内部进行更好更充分地混合和燃烧,都采用了相对大尺寸的切圆。这样做虽然提高了燃烧效果,但在燃烧过程中不利于煤粉气流的纵向流通,导致气流紧贴内壁而形成高温腐蚀。研究锅炉内部的冷空气动力场可以发现,由于上、下部两个方向的风与上游气流的共同影响,一次风气流在脱离喷口时出现了一个较大偏转。研究数据表明且内壁的切圆尺寸在8米左右,偏转会更加明显。3.4一次风气流的偏转由于在设计时对锅炉的燃煤使用进行了考虑(即不会使用全部的无烟煤和贫煤),因此风速上将相对高的二次风速和较低的一次风速作为第一选择。这样做的目的是为了增加第一、二次风速的射流差值。由于锅炉内部的顶部相邻气流的推挤作用和两边补气条件差异的影响,第一、二次风的射流在喷出燃烧器后将会向背向火焰一侧的水冷壁发生偏转,那么这时的刚性较弱一次风射流会产生相比二次风的偏转更大的一个角度,这个角度会迅速使一次和二次分彻底分离。如果选取的一、二次风速的射流差值越大,这个角度将会越大,分离现象的发生将会更加明显。可以在非燃烧的状态下使用长丝带进行观测。通过实验发现,锅炉的一次风气流脱离喷口会即刻产生较大度数的偏转。一次风射流的中下段发生明显贴壁现象。而且少量的一次风射流与二次风射流的分离造成了煤粉无法与气流充分混合,导致了煤粉在乏氧的环境中进行燃烧,这样就会在的射流的下段产生小范围的还原性气氛。如采用了双通路的燃烧器则会使这种现象加剧。一、二次风的射流分离进一步加大,在这样的状态下,回流如果继续加强则烟气的回流量也相应增加,这样的燃烧稳定性更好。但是在在回流区域剧烈的地方,一次风的速度会迅速地下降。另外,双通路燃烧器的预混燃烧室的出口截面积比原来的面积增加了,这使得一次风出口的速度迅速减弱。以上这两个因素会影响一次风的刚性强度,发生偏转的可能性也大大提高。双通路燃烧器的应用加大了一、二次风偏转的角度,也使高温腐蚀的可能性大大增加了。3.5使用的煤粉的颗粒度过大锅炉的燃料制粉系统一般是针对某个煤种进行设计,如果使用其他煤种或掺杂劣质煤作为燃料时,制粉系统的负担会相应增加。如果制粉系统的负担增加则相应其分离效率也会降低,最终导致煤粉的颗粒度会加大。煤粉的颗粒度对高温腐蚀有着很大的影响。煤粉颗粒过粗的结果是火炬的长度增加,同时将使煤粉不能完全燃尽。未燃尽的大颗粒煤粉会积聚在水冷壁的附近,这样会使高温腐蚀现象更加严重。根据锅炉在使用中的经验得知,贫煤的煤粉细度R90应该控制在10%左右。在此种锅炉中使用的煤粉细度R90为16%~19%。在这种条件下,煤粉无法完全燃尽,使得锅炉内部的水冷壁高温腐蚀现象加剧。4改进措施4.1一次风喷口偏转把一次风的喷口向另外一个角度偏转,这样就会形成一个与原切圆的旋转方向相对的、直径更小的切圆。这种方法对减少水冷壁的高温腐蚀有着很好的作用。与此同时,也会相应提高锅炉的平稳燃烧能力及防止燃料结焦也起着相应的作用。它的作用机理是:当将一次风喷口偏转后,其喷出的反切的风其运动的开始方向同主要的气流的转动方向相反,当上游的高温气流对其进行阻挡和搅动后,煤粉的射流速度大幅度的递减,这样就延长了煤粉颗粒在高温烟气中的驻留时间,这些都对着火和稳定燃烧有帮助。一次风射流的速度处于递减的状态时,承受了主气流对气的推挤作用,其自己的运动轨迹会与主气流的运动轨迹逐渐重合。射流中的空气的惯性较小会先于煤粉转向,这样大部分的煤粉颗粒会发生分离并聚集在炉膛的中间范围内,从而形成风包住煤粉的燃烧方式,将会大大降低高温腐蚀现象的发生。4.2增加侧边风技术增加侧边风的目的是使水冷壁高温腐蚀区域的还原性气氛发生改变并增加一定范围内的含氧量。具体做法是在高温腐蚀区域的水冷壁上安装喷口,向炉膛内增加空气流通量。侧风技术对防止水冷壁产生高温腐蚀现象十分有效措施。这种做法对锅炉的全部燃烧过程没有任何影响,并且由于二次风的分级大大地减小了氮氧化物的产生。4.3运行中的的调整方法可以采取加过剩空气系数、增加多台磨煤机联合在不同时段投送、空预器堵漏和避免堵灰、减小煤粉颗粒度等措施。5结语现在人们的环保意识越来越强。根据环境保护的要求和各类燃煤锅炉的大容积、大功率的日益提高,其燃煤锅炉水冷壁出现高温腐蚀额现象的发生也越来越严重。更有甚者,其产生已经严重影响到锅炉的运行,以至于给锅炉的安全运行带来了安全隐患。如维修不当还会增加锅炉的运营成本,所以必须得到重视。参考文献:[1]周颖驰.锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及对策[J].热力发电,2013,07:138-141[2]李敏,丘纪华,向军,孙学信.锅炉水冷壁高温腐蚀运行工况的防腐模拟[J].中国电机工程学报,2002,07:150-154。
1025th煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀的试验研究
摘要:研究结果表明水冷壁高温腐蚀的类型是因煤中含硫量较高、煤粉燃尽行程较长、运行调整不当引起的硫化物型腐蚀。
通过燃烧运行调整措施,基本消除了锅炉高负荷时的水冷壁高温腐蚀现象。
关键词:水冷壁高温腐蚀
由于煤中含硫量高、煤种多变等原因,锅炉在运行过程中出现了严重的水冷壁硫化氢腐蚀,燃烧器区域水冷壁被迫大面积换管,严重影响了锅炉的安全性和运行经济性。
通过燃烧运行调整试验,基本消除高负荷时的高温腐蚀情况。
1 设备介绍
1.1 锅炉简介
锅炉为1025t/h亚临界控制循环汽包炉,平衡通风,露天布置,全悬吊结构敷管式炉墙,设计燃用贫煤。
煤粉燃烧器采用PM型低氮燃烧器,四角双切圆布置。
制粉系统采用正压直吹式,配备5台RP863型碗式磨煤机。
1.2 腐蚀情况介绍
水冷壁腐蚀区域主要集中在上、下安装焊口之间的燃烧器区,甲、乙两侧墙的腐蚀区域主要位于一次风射流向火侧的中、下游,高度方
向上从A层至E层燃烧器均有腐蚀现象;前、后墙在一次风射流背火侧就开始出现腐蚀,腐蚀区域位于一次风射流向火侧的上、中、下游,只是中、下游重于上游,高度方向上腐蚀现象主要出现在A层至C层燃烧器区域。
2 试验研究
2.1 燃煤情况
锅炉燃烧试验期间主要燃用煤种为贫煤,属于中高灰分、中高硫分、难着火和难燃尽煤,表1。
2.2 试验准备
1)在A、B、D、E层燃烧器所在高度的炉膛四周墙面上安装30只壁面烟气气氛测点,监测指标为O2、CO、H2S,通过指标含量的变化来判定壁面还原性气氛的强弱,指导运行调整。
2)对各一次风速进行测量与调平,将风速偏差调整至±5%以内,使切圆位于炉膛的中心,防止火焰刷墙引起燃烧器区域水冷壁腐蚀。
3)通过制粉系统调整,将煤粉细度控制在R90=10%左右,且均匀性较好,有利于煤粉的着火和燃烧,对缩短煤粉的燃尽距离也十分有利。
4)摸底试验发现,燃烧器区水冷壁存在着很强的还原性气氛,绝大
部分测点的CO含量均在0.5%以上,氧含量全都在2%以下,19个测点的H2S含量大于100ppm,且在四面墙向火侧中、下游(中间及偏后的测点)区域水冷壁附近的H2S含量远高于背火侧。
从高度方向来看,水冷壁腐蚀有逐渐加重的趋势,即C、D、E层的腐蚀要重于A、B层,这主要是因为随着上游气流的加入,下游气流的旋转动量越来越强,实际切圆直径越来越大,在同样的一次风速条件下,上层一次风更容易受到二次风的影响发生偏转使煤粉发生贴壁燃烧的现象。
在燃烧器喷口一次风速偏低、辅助风开度较大、周界风开度较小的情况下,一次风刚性更显不足,再加上燃煤燃尽行程较长,煤粉刷墙贴壁燃烧的情况会更加严重,这就是为何水冷壁贴壁气氛中氧含量较低、CO和H2S含量严重偏高的原因,表2。
2.3 氧量调整
选择氧量分别为3.5%、4.0%、4.5%进行燃烧试验。
试验结果表明,随着氧量的提高,贴壁气氛中的氧含量有所上升,CO和H2S含量有所下降,但变化幅度不大,H2S含量超标点数从22略微下降19。
说明炉内的强还原性气氛并非是由炉内燃烧器区煤粉气流整体缺氧燃烧所致,新增加的辅助风量并没有及时补充入煤粉气流中。
氧量在4.0%时煤粉的燃尽效果较好,较低的氧量有利氮氧化物排放。
2.4 周界风开度
将浓侧周界风开度从10%开大至35%后,壁面气氛测点中的氧含
量迅速升高,CO和H2S含量迅速下降,H2S含量超标点数从19个大幅下降为1个。
这是因为周界风开大后,煤粉气流的氧量得以补充,背火侧测点气氛得到提高;一次风刚性增强。
可考虑在不影响燃烧稳定性的前提下,满负荷时将周界风开度设置为35%的开度,并根据煤质的优劣做适当增减。
2.5 燃烬风开度
随着OFA开度增大,燃烧器区H2S含量超标点数从3个大幅上升为14个,分级燃烧使得氮氧化物有所下降,但燃烧器区缺氧导致飞灰可燃物含量急剧升高。
综合考虑OFA开度设定为OFA-L/U为80/50%左右。
2.6 煤粉分离器转速调整
分别选择分离器转速在160r/min、216r/min、253r/min进行试验,结果表明转速提高煤粉变细、着火提前、燃尽度提高,水冷壁向火侧的还原性气氛降低明显, H2S含量超标点数从10个大幅下降为1个。
较细的煤粉细度对减缓水冷壁腐蚀、提高煤粉燃尽程度是有利的,考虑到保证磨煤机出力、降低磨辊磨损的需要,将分离器电机转速设定为216r/min是合适的。
2.7 二次风配风方式
锅炉采用均等配风、正塔配风和缩腰配风时的壁面气氛中,H2S
含量超标点数均很少,从煤粉燃烬程度上,倒塔配风最好,均等配风和缩腰配风次之,正塔配风最差,建议锅炉采用均等配风为主、上层(DE 层)辅助风适当关小的配风方式运行。
同时将辅助风门开度控制在~50%开度范围内,提高风箱压力提高二次风的扰动能力,有效防止一次风气流偏转。
2.8 一次风速
试验结果表明,一次风速提高后水冷壁壁面还原性气氛迅速得到改善,H2S含量超标点数迅速从10个下降至2个,飞灰含碳量大幅下降,排烟温度降低。
运行过程中注意保证较高的一次风量运行,有助于减少腐蚀和提高经济性。
2.9 锅炉负荷
试验结果表明,随着负荷的降低,燃烧器区水冷壁腐蚀性点数呈下降趋势。
3 结论
(1)锅炉水冷壁高温腐蚀的类型是因煤中含硫量较高、煤粉燃尽行程较长、一二次风动量不匹配引起的硫化物型腐蚀。
(2)调整试验过程中通过调平四角一次风速、开大周界风开度、关小辅助风门开度、优化配风方式等运行调整措施,基本消除了锅炉高负荷时的水冷壁高温腐蚀现象。
锅炉中、低负荷时的腐蚀可通过防腐喷涂、增加贴壁风的方法消除。