某600MW超臨界對沖鍋爐水冷壁高溫腐蝕試驗分析

周福

摘要：某廠2號爐A修檢查發(fā)現(xiàn)中下層燃燒器區(qū)域靠側(cè)墻水冷壁存在大面積高溫腐蝕，為查找水冷壁高溫腐蝕原因，特進(jìn)行冷態(tài)空氣動力場試驗，包括磨出口一次風(fēng)速標(biāo)定及調(diào)平、一二次風(fēng)量標(biāo)定、爐內(nèi)煙花示蹤，最終查明原因并提出針對性建議。

關(guān)鍵詞：水冷壁高溫腐蝕;空氣動力場;煙花示蹤

1 概述

某廠2號爐于近期進(jìn)行A級了檢修，爐內(nèi)檢查中發(fā)現(xiàn)，中下層燃燒器區(qū)域靠側(cè)墻水冷壁存在大面積高溫腐蝕情況，燃燒器結(jié)構(gòu)基本完好。為此開展冷態(tài)空氣動力場試驗，輔助分析水冷壁高溫腐蝕發(fā)生原因，為熱態(tài)燃燒優(yōu)化提供思路[1，2]。

該600MW對沖燃燒鍋爐型號為HG-1900/25.4-YM4，超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，鍋爐為單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型布置。

2 試驗內(nèi)容及方法

2.1 主要試驗內(nèi)容

（1）磨出口一次風(fēng)速標(biāo)定、調(diào)平;

（2）磨入口一次風(fēng)量、二次風(fēng)量標(biāo)定;

（3）爐內(nèi)煙花示蹤。

2.2 爐內(nèi)煙花示蹤試驗原理

為使冷態(tài)試驗下，空氣流動工況反映實際熱態(tài)運行的流動工況，需冷態(tài)時氣流流動狀態(tài)達(dá)到自?；瘏^(qū)，即氣體雷諾數(shù)大于105。為了模擬熱態(tài)多股射流混合流動，必須維持冷態(tài)試驗各股射流慣性力與熱態(tài)時各股射流慣性力的比值相等，也就是通常所說的動量比相等。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1冷態(tài)一次風(fēng)速測量及調(diào)平結(jié)果

利用標(biāo)準(zhǔn)畢托管按照等截面法對磨煤機(jī)出口一次風(fēng)粉管內(nèi)動壓進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果計算一次風(fēng)速并與DCS風(fēng)速進(jìn)行比較后給定修正系數(shù)。調(diào)平后，A、B、C、D、E、F各磨出口一次風(fēng)速偏差在5%以內(nèi)。

3.2 磨煤機(jī)入口風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果

依據(jù)冷態(tài)一次風(fēng)粉管風(fēng)速測量結(jié)果，計算磨入口一次風(fēng)量，并與DCS風(fēng)量進(jìn)行對比后給出修正系數(shù)。A、B、C、D、E、F磨一次風(fēng)量修正系數(shù)依次為0.84、0.76、0.76、0.83、0.78、0.85，各臺磨實際風(fēng)量均較DCS顯示值低，偏差較大。

3.3 空預(yù)器出口二次風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果

空預(yù)器出口二次風(fēng)量A、B側(cè)修正系數(shù)分別為0.98、1.01。

3.4 爐內(nèi)燃燒器煙花示蹤

在A層、C層、E層、B層燃燒器布置煙花。試驗過程中調(diào)整燃燒器噴口風(fēng)速及二次風(fēng)門開度，爐膛負(fù)壓維持在-50 Pa左右，在折焰角處用攝像機(jī)俯視拍攝一次風(fēng)噴口氣流軌跡，煙花示蹤工況如下：工況1-2對比一次風(fēng)速變化影響，一次風(fēng)速分別為20m/s、14m/s，工況1、3、4對比風(fēng)箱差壓變化影響，風(fēng)箱差壓分別為700Pa、400Pa、1000Pa，旋流強(qiáng)度分別為100%、0%。煙花示蹤結(jié)果如下圖所示。

煙花示蹤顯示，按照熱態(tài)常見風(fēng)門開度及冷熱態(tài)保持相同的一二次風(fēng)動量比配風(fēng)，側(cè)墻處無明顯刷墻現(xiàn)象，氣流組織良好。

工況1、2對比發(fā)現(xiàn)，需保持合適的一二次風(fēng)動量比，一次風(fēng)速過低，二次風(fēng)攜帶能力過強(qiáng)，氣流易偏斜、發(fā)散。實際運行中一次風(fēng)量顯示虛高，一次風(fēng)速過低，氣流易偏斜、發(fā)散，加之引風(fēng)機(jī)出力受限，熱態(tài)運行中水冷壁區(qū)域還原性氣氛強(qiáng)烈，可能導(dǎo)致水冷壁高溫腐蝕情況的發(fā)生。

類似的，工況1、3、4對比發(fā)現(xiàn)，二次風(fēng)速過高，易造成氣流偏斜，二次風(fēng)速過低，一次風(fēng)氣流受二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)影響小、行程增長，易形成氣流對撞。

4 結(jié)論

（1）試驗結(jié)果顯示：按照熱態(tài)常見風(fēng)門開度及相同的動量比配風(fēng)，側(cè)墻處無明顯刷墻現(xiàn)象，氣流組織良好。DCS一次風(fēng)量顯示偏高，實際一次風(fēng)速不足導(dǎo)致二次風(fēng)攜帶能力過強(qiáng)，氣流易偏斜、發(fā)散，從而加劇水冷壁高溫腐蝕情況。全開側(cè)墻燃燒器外二次風(fēng)旋流開度，使二次風(fēng)偏向直流，有利于射流保持剛性，避免出現(xiàn)氣流刷墻情況。

（2）為避免高溫腐蝕情況發(fā)生，建議：加強(qiáng)風(fēng)煙系統(tǒng)治理，保證主燃燒區(qū)域氧量充足;控制入爐煤硫分;由于低氮燃燒器改造，燃燒器噴口二次風(fēng)面積較同類型鍋爐燃燒器明顯偏小，運行中需通過提高風(fēng)箱差壓增加主燃燒區(qū)域風(fēng)量，容易造成二次風(fēng)速過高，使氣流偏斜、發(fā)散，從而出現(xiàn)水冷壁高溫腐蝕問題，必要時，可進(jìn)行燃燒器改造，改善燃燒器二次風(fēng)補風(fēng)能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 姬亞. 鍋爐冷態(tài)空氣動力場試驗解決熱態(tài)運行問題的研究[J]. 節(jié)能基礎(chǔ)科學(xué)，2020，39（08）：43-46.

[2] 叢日成，劉 娟，鄒天舒，等. 旋流燃燒器冷態(tài)空氣動力場試驗研究[J]. 東北電力技術(shù)，2019，40（5）：23-27.