論低氮燃燒器改造后延緩鍋爐水冷壁高溫腐蝕

徐曉帆

（中鋁寧夏能源集團(tuán)馬蓮臺(tái)發(fā)電廠 寧夏靈武 750411）

1 鍋爐燃燒系統(tǒng)改造工作

1.1 采用中心給粉旋流低NOx煤粉燃燒器

馬蓮臺(tái)電廠#1、#2鍋爐分別于2005年和2006年投產(chǎn)，鍋爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ1018/18.44-1型亞臨界自然循環(huán)鍋爐，中速磨直吹制粉系統(tǒng)，單爐膛，雙通道低NOx軸向旋流燃燒器。2012年進(jìn)行低氮燃燒器改造，將旋流噴燃器更換為國(guó)電龍高科研制的低氮燃燒器。也就是俗稱的“粉包風(fēng)”改為“風(fēng)包粉”，有利于抑制NOx的生成。

1.2 增加燃盡風(fēng)風(fēng)量

在前后墻原燃盡風(fēng)位置分別重新開設(shè)5個(gè)燃盡風(fēng)噴口，新開設(shè)的燃盡風(fēng)噴口尺寸大于原燃盡風(fēng)噴口。改造后的鍋爐燃盡風(fēng)風(fēng)量占鍋爐總風(fēng)量的25%，。燃盡風(fēng)噴口以二股氣流高速進(jìn)入爐膛：第一股以較高軸向速度的二次風(fēng)氣流沖出以穿透爐膛氣流；第二股二次風(fēng)氣流在外圍旋流進(jìn)入爐膛以使空氣與燃燒產(chǎn)物中的未燃顆粒充分混合。

2 鍋爐水冷壁管高溫腐蝕產(chǎn)生機(jī)理

2.1 影響高溫腐蝕的主要原因

火焰沖墻和還原性氣氛的存在是造成水冷壁高溫腐蝕的主要原因

2.1.1 高溫火焰直接沖刷水冷壁

其一，高溫輻射熱可加速硫酸鹽的分解，加快腐蝕速度；其二，火焰中含有未燃盡的煤粉，在水冷壁附近缺氧燃燒，產(chǎn)生還原性氣體；其三，未燃盡的煤粉顆粒隨煙氣沖刷水冷壁管時(shí)，磨損將加速水冷壁管上保護(hù)膜的破壞，加快金屬管壁高溫腐蝕的過程。

2.1.2 存在還原性氣體

由于著火延遲，未燃盡的煤粉在水冷壁附近進(jìn)一步燃燒時(shí)，發(fā)生化學(xué)不完全燃燒，形成缺氧區(qū)，使?fàn)t膛壁面附近處于含有還原性氣體(CO、H2)和腐蝕性氣體(H2S)的煙氣成分之中，沒有完全燃燒的游離硫和硫化物與金屬管壁發(fā)生反應(yīng)，引起管壁高溫腐蝕。

2.1.3 過高的水冷壁管壁溫度促進(jìn)了水冷壁高溫腐蝕的發(fā)生

研究表明，H2S等腐蝕性介質(zhì)的腐蝕性在300℃以上逐步增強(qiáng)，即溫度每升高50℃，腐蝕程度將增加一倍。

3 研究方向

解決水冷壁高溫腐蝕的方法有很多種，本文主要針對(duì)充分燃燒降低高溫?zé)煔膺€原性氣氛入手，實(shí)現(xiàn)最大程度上的抑制煙氣中的硫分對(duì)水冷壁管材的腐蝕。

3.1 不斷調(diào)整，尋求合理的煤粉細(xì)度。

本臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度為R90 18%-22%范圍。過細(xì)的煤粉細(xì)度會(huì)無(wú)謂增加制粉電耗，而過粗的煤粉細(xì)度不但會(huì)增加制粉系統(tǒng)磨損，也會(huì)造成水冷壁沖刷磨損嚴(yán)重，危害較大。需要說明的是，磨煤機(jī)分離器擋板穩(wěn)定值只是相對(duì)的，隨著磨煤機(jī)磨損程度的增加，需要至少一季度進(jìn)行數(shù)次調(diào)整，從而獲得較為理想的煤粉細(xì)度。

3.2 定期測(cè)量，確定不同負(fù)荷下合理的一次風(fēng)速。

低氮燃燒器改造后，一二次風(fēng)速較之以往發(fā)生了較大變化，因此需要重新測(cè)量并為運(yùn)行人員提供可靠的調(diào)節(jié)依據(jù)。需要說明的是，一次風(fēng)速的測(cè)量受負(fù)荷與煤量影響較大，同時(shí)由于負(fù)荷波動(dòng)頻繁，都會(huì)對(duì)測(cè)量值產(chǎn)生很大干擾，本表的推薦值是篩選出的常規(guī)煤量，既不會(huì)出現(xiàn)接近設(shè)計(jì)煤種的高熱值煤，也不會(huì)選擇劣質(zhì)煤，具體的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，仍要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行。

3.3 依據(jù)灰分熔點(diǎn)化驗(yàn)，確定合理配煤范圍。

灰渣軟化溫度t2對(duì)固態(tài)除渣煤粉爐的影響結(jié)渣的原因很多、很復(fù)雜。我廠燃煤煤質(zhì)來(lái)源組成復(fù)雜，既有灰渣熔點(diǎn)很低的靈武礦區(qū)高熱值煤，也有熱值很低的工程煤和摻配煤。而我廠鍋爐類型要求燃煤灰渣熔點(diǎn)t2一般1250℃以上方才保證不會(huì)有較高的結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 低氮燃燒器外二次風(fēng)檔板調(diào)整實(shí)現(xiàn)充分燃燒。

我廠低氮燃燒器改造后，二次風(fēng)由此前的雙調(diào)風(fēng)改為內(nèi)二次風(fēng)固定，外二次風(fēng)可調(diào)的燃燒方式。外二次風(fēng)作用就是為了加強(qiáng)旋流，避免煤粉流過早接觸高溫?zé)煔猓眠€原性氣體降低NOx。開大外二次風(fēng)檔板，旋流減弱，有利于煤粉充分燃燒，但不利于NOx抑制，反之不利于煤粉燃燒，但有利于NOx抑制。因此，盡可能的開大燃盡風(fēng)，有利于抑制NOx的生成。

3.5 結(jié)合灰渣含碳量驗(yàn)證鍋爐送風(fēng)量充分程度。

鍋爐灰渣含碳量對(duì)鍋爐效率有著直接影響，因此，及時(shí)化驗(yàn)灰渣含碳量并依據(jù)結(jié)果修正送風(fēng)量設(shè)置，最終制定有針對(duì)性的鍋爐氧量指導(dǎo)值就顯得尤為必要。一般來(lái)說，鍋爐的灰渣含碳量控制在2%-3%是較為合理的。

3.6 停爐檢查檢驗(yàn)水冷壁腐蝕程度。

2018年#1、#2爐水冷壁進(jìn)行了全面檢查，整體管壁情況較好，未發(fā)現(xiàn)顯著增加的腐蝕現(xiàn)象。說明馬蓮臺(tái)電廠針對(duì)低氮燃燒器改造后延緩水冷壁高溫腐蝕的一系列措施切實(shí)有效，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

結(jié)語(yǔ)

通過探究低氮燃燒器改造后延緩鍋爐水冷壁高溫腐蝕的運(yùn)行問題，提出相應(yīng)的策略，加以運(yùn)用，希望能夠成為以后的運(yùn)行指導(dǎo)手冊(cè)，成為日常調(diào)整的指導(dǎo)依據(jù)。