超臨界鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因分析及改造措施

熊國強　湯海霞

摘 要：以超臨界鍋爐冷水壁高溫腐蝕和結(jié)焦情況為研究對象，不但系統(tǒng)分析了高溫腐蝕和結(jié)焦情況，就如何解決低氮燃燒調(diào)整后出現(xiàn)的問題以及分析其出現(xiàn)的原因，并提出了優(yōu)化低氮燃燒的技術(shù)方案和措施以及使用超音速電弧噴涂技術(shù)，為鍋爐安全有效運行提供了保障。

關(guān)鍵詞：超臨界鍋爐；高溫腐蝕；改造措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.039

1 機組基本情況

在我國建機組中，有許多亞臨界參數(shù)大容量四角切圓燃燒鍋爐的水冷壁出現(xiàn)高溫腐蝕的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，有的鍋爐在使用幾年后水冷壁管厚度變得很薄，這就使電站的安全、高效運行受到嚴(yán)重威脅。

目前被廣泛應(yīng)用的四角切圓燃燒方式，在采用鏈?zhǔn)街鸬幕A(chǔ)下，具有煤粉燃燒火焰行程長、燃燒效率高、爐內(nèi)混合強烈和煤種使用廣等優(yōu)點，而在實際的爐內(nèi)燃燒過程中由于受高溫腐蝕的影響，高度在燃燒器中心線附近和燃燒器出口射流下游區(qū)域，加快了管子向火側(cè)正面點的腐蝕。在水冷壁被高溫腐蝕后，削薄了管壁的厚度，降低了使用強度，從而加速了管壁泄漏或者爆管的可能性，迫使發(fā)生非計劃停運，造成重大的經(jīng)濟損失。根據(jù)這種情況，只有采用冷態(tài)模擬爐內(nèi)氣流運動形式，讓爐內(nèi)空氣在冷態(tài)條件下進(jìn)行動力場運動，從而更好的掌握燃燒器配風(fēng)及爐內(nèi)空氣動力場的特性。

2 低氮燃燒調(diào)整后出現(xiàn)問題及其原因

2.1 低氮燃燒調(diào)整后鍋爐出現(xiàn)的問題

在2012年10月就對鍋爐燃燒的方式方法進(jìn)行了調(diào)整，就改成了減少濃相主燃燒區(qū)域二次風(fēng)量的低氮配風(fēng)燃燒方式，進(jìn)而增加了SOFA風(fēng)量，保證了省煤器的出口量。

在低氮燃燒改造后，由于爐內(nèi)溫度的變化影響了爐膛出口汽溫及煙溫的的特性，就主要表現(xiàn)在兩個方面：

（1）從燃燒角度上來看，改造后的低氮燃燒技術(shù)使燃燒推遲，爐膛出口煙溫上升，鍋爐過熱汽溫、再熱汽溫上升。

（2）鍋爐燃燒改造后下降了主燃去的溫度，爐內(nèi)溫度均勻分布，改善了水冷壁的玷污結(jié)渣情況。

2.2 低氮燃燒調(diào)整后出現(xiàn)問題的原因分析

（1）在2014年9月，#4鍋爐停運后，出現(xiàn)了多只燃燒器的一次、二次風(fēng)噴口的燒損變形，從而使一次風(fēng)粉的濃淡比例出現(xiàn)了失調(diào)，偏轉(zhuǎn)了噴口出來的風(fēng)粉氣流，導(dǎo)致了護(hù)膛中心火焰的擴大，對四周水冷壁加大了沖刷力度。

（2）A/B制粉系統(tǒng)濃淡比例為8：2，出現(xiàn)嚴(yán)重比例失調(diào)，由于此區(qū)域比例的失調(diào)，從而使未燃盡的煤粉上升火焰拉長，護(hù)膛火焰中心上移，導(dǎo)致了受熱面高溫腐蝕和護(hù)膛結(jié)焦的情況。

3 技術(shù)改造方案

對于鍋爐水冷壁高溫腐蝕和護(hù)膛結(jié)焦的實際情況，對其進(jìn)行深入分析并提出了一系列的改造措施和方案。

（1）對標(biāo)高31.000-40.728m范圍內(nèi)的衛(wèi)燃帶進(jìn)行去除，把銷釘高度控制在10mm以下，衛(wèi)燃帶面積去除為155m?，加大了護(hù)膛有效輻射吸熱面積，使燃燒器區(qū)域煙氣溫度水平得到降低。

（2）為了防止因為貼壁風(fēng)速高引起的爐膛結(jié)焦現(xiàn)象，必須進(jìn)行制粉系統(tǒng)冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平試驗及動力試驗。從而可以減少氣流的不平衡，降低了結(jié)焦的可能性。

（3）調(diào)整風(fēng)粉配比的比例，由原來的8：2調(diào)整為6：4，這樣就減少了濃相噴燃器區(qū)域的煤粉量，從而使底部燃燒區(qū)域的火焰溫度得到降低。

（4）從鍋爐改造面的腐蝕情況和運行工況參數(shù)上分析，針對鍋爐水冷壁受熱工作面在高溫環(huán)境下受鹽、酸、堿的磨粒磨損和嚴(yán)重腐蝕的實際情況，采用超音速電弧噴涂技術(shù)，不但有效強化噴涂材料，延長了設(shè)備的使用年限，還大大降低了維護(hù)成本。

目前我國掌握的超音速電弧噴涂技術(shù)已經(jīng)日益成熟，在工程施工過程中，超音速電弧噴涂有四道工序：機械除渣、噴砂使表面粗化、噴涂以及圖層封閉。

4 技術(shù)改造后性能評估探析

在機組啟動后進(jìn)行對機組參數(shù)的對比，為了達(dá)到預(yù)期的效果就必須對技術(shù)改造后性能進(jìn)行評估和探析。

（1）改造后增大了鍋爐飛灰含碳量，過熱器、再熱器減溫水量，通過鍋爐熱態(tài)燃燒調(diào)整和運行調(diào)整，各項參數(shù)指標(biāo)得到了控制。

（2）改造鍋爐爐膛未出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，在實際運行中，爐膛正常燃燒，負(fù)荷段沒有出現(xiàn)檢查前的結(jié)焦現(xiàn)象，撈渣機沒有出現(xiàn)大顆粒焦塊。

（3）改造后爐膛的火焰溫度分布均勻，負(fù)荷在660MW時左右主燃燒器域底火溫度變化不大，上部爐膛溫度平均降低了50-100℃（見表1），橘黃色的爐膛火焰，無刺眼感，溫度分布均勻，噴燃器著火點距離噴口400-600㎜。

5 結(jié)束語

目前根據(jù)對鍋爐的高溫腐蝕以及結(jié)焦情況的分析，在停爐機會的情況下，進(jìn)行多衛(wèi)燃帶的改造，以及對制粉系統(tǒng)濃淡分離器濃淡比例的調(diào)整，進(jìn)行制粉系統(tǒng)冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平試驗及動力試驗，進(jìn)而優(yōu)化和改進(jìn)低氮燃燒的調(diào)整方案，以及在施工過程中采用超音速電弧噴涂技術(shù)。在對鍋爐進(jìn)行改造后，鍋爐爐膛溫度分布均勻，爐膛未出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象等，進(jìn)而從根本上保障了鍋爐高效的使用效率。

參考文獻(xiàn)：

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