1025t/h煤粉鍋爐水冷壁高溫腐蝕的試驗(yàn)研究

摘要：研究結(jié)果表明水冷壁高溫腐蝕的類型是因煤中含硫量較高、煤粉燃盡行程較長(zhǎng)、運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)引起的硫化物型腐蝕。通過(guò)燃燒運(yùn)行調(diào)整措施，基本消除了鍋爐高負(fù)荷時(shí)的水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：水冷壁 高溫腐蝕

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2011)12(b)-0000-00

由于煤中含硫量高、煤種多變等原因，鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的水冷壁硫化氫腐蝕，燃燒器區(qū)域水冷壁被迫大面積換管，嚴(yán)重影響了鍋爐的安全性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)燃燒運(yùn)行調(diào)整試驗(yàn)，基本消除高負(fù)荷時(shí)的高溫腐蝕情況。

1設(shè)備介紹

1.1鍋爐簡(jiǎn)介

鍋爐為1025t/h亞臨界控制循環(huán)汽包爐，平衡通風(fēng)，露天布置，全懸吊結(jié)構(gòu)敷管式爐墻，設(shè)計(jì)燃用貧煤。煤粉燃燒器采用PM型低氮燃燒器，四角雙切圓布置。制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式，配備5臺(tái)RP863型碗式磨煤機(jī)。

1.2腐蝕情況介紹

水冷壁腐蝕區(qū)域主要集中在上、下安裝焊口之間的燃燒器區(qū)，甲、乙兩側(cè)墻的腐蝕區(qū)域主要位于一次風(fēng)射流向火側(cè)的中、下游，高度方向上從A層至E層燃燒器均有腐蝕現(xiàn)象；前、后墻在一次風(fēng)射流背火側(cè)就開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕，腐蝕區(qū)域位于一次風(fēng)射流向火側(cè)的上、中、下游，只是中、下游重于上游，高度方向上腐蝕現(xiàn)象主要出現(xiàn)在A層至C層燃燒器區(qū)域。

2試驗(yàn)研究

2.1燃煤情況

鍋爐燃燒試驗(yàn)期間主要燃用煤種為貧煤，屬于中高灰分、中高硫分、難著火和難燃盡煤。

2.2試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.2.1在A、B、D、E層燃燒器所在高度的爐膛四周墻面上安裝30只壁面煙氣氣氛測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)為O2、CO、H2S，通過(guò)指標(biāo)含量的變化來(lái)判定壁面還原性氣氛的強(qiáng)弱，指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整。

2.2.2對(duì)各一次風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量與調(diào)平，將風(fēng)速偏差調(diào)整至±5%以內(nèi)，使切圓位于爐膛的中心，防止火焰刷墻引起燃燒器區(qū)域水冷壁腐蝕。

2.2.3通過(guò)制粉系統(tǒng)調(diào)整，將煤粉細(xì)度控制在R90=10%左右，且均勻性較好，有利于煤粉的著火和燃燒，對(duì)縮短煤粉的燃盡距離也十分有利。

2.2.4摸底試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，燃燒器區(qū)水冷壁存在著很強(qiáng)的還原性氣氛，絕大部分測(cè)點(diǎn)的CO含量均在0.5%以上，氧含量全都在2%以下， 19個(gè)測(cè)點(diǎn)的H2S含量大于100ppm，且在四面墻向火側(cè)中、下游（中間及偏后的測(cè)點(diǎn)）區(qū)域水冷壁附近的H2S含量遠(yuǎn)高于背火側(cè)。從高度方向來(lái)看，水冷壁腐蝕有逐漸加重的趨勢(shì)，即C、D、E層的腐蝕要重于A、B層，這主要是因?yàn)殡S著上游氣流的加入，下游氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量越來(lái)越強(qiáng)，實(shí)際切圓直徑越來(lái)越大，在同樣的一次風(fēng)速條件下，上層一次風(fēng)更容易受到二次風(fēng)的影響發(fā)生偏轉(zhuǎn)使煤粉發(fā)生貼壁燃燒的現(xiàn)象。在燃燒器噴口一次風(fēng)速偏低、輔助風(fēng)開(kāi)度較大、周界風(fēng)開(kāi)度較小的情況下，一次風(fēng)剛性更顯不足，再加上燃煤燃盡行程較長(zhǎng)，煤粉刷墻貼壁燃燒的情況會(huì)更加嚴(yán)重，這就是為何水冷壁貼壁氣氛中氧含量較低、CO和H2S含量嚴(yán)重偏高的原因。

2.3氧量調(diào)整

選擇氧量分別為3.5%、4.0%、4.5%進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氧量的提高，貼壁氣氛中的氧含量有所上升，CO和H2S含量有所下降，但變化幅度不大，H2S含量超標(biāo)點(diǎn)數(shù)從22略微下降19。說(shuō)明爐內(nèi)的強(qiáng)還原性氣氛并非是由爐內(nèi)燃燒器區(qū)煤粉氣流整體缺氧燃燒所致，新增加的輔助風(fēng)量并沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充入煤粉氣流中。氧量在4.0%時(shí)煤粉的燃盡效果較好，較低的氧量有利氮氧化物排放。

2.4周界風(fēng)開(kāi)度

將濃側(cè)周界風(fēng)開(kāi)度從10%開(kāi)大至35%后，壁面氣氛測(cè)點(diǎn)中的氧含量迅速升高，CO和H2S含量迅速下降，H2S含量超標(biāo)點(diǎn)數(shù)從19個(gè)大幅下降為1個(gè)。這是因?yàn)橹芙顼L(fēng)開(kāi)大后，煤粉氣流的氧量得以補(bǔ)充，背火側(cè)測(cè)點(diǎn)氣氛得到提高；一次風(fēng)剛性增強(qiáng)。可考慮在不影響燃燒穩(wěn)定性的前提下，滿負(fù)荷時(shí)將周界風(fēng)開(kāi)度設(shè)置為35%的開(kāi)度，并根據(jù)煤質(zhì)的優(yōu)劣做適當(dāng)增減。

2.5 燃燼風(fēng)開(kāi)度

隨著OFA開(kāi)度增大，燃燒器區(qū)H2S含量超標(biāo)點(diǎn)數(shù)從3個(gè)大幅上升為14個(gè)，分級(jí)燃燒使得氮氧化物有所下降，但燃燒器區(qū)缺氧導(dǎo)致飛灰可燃物含量急劇升高。綜合考慮OFA開(kāi)度設(shè)定為OFA-L/U為80/50%左右。

2.6煤粉分離器轉(zhuǎn)速調(diào)整

分別選擇分離器轉(zhuǎn)速在160r/min、216r/min、253r/min進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明轉(zhuǎn)速提高煤粉變細(xì)、著火提前、燃盡度提高，水冷壁向火側(cè)的還原性氣氛降低明顯， H2S含量超標(biāo)點(diǎn)數(shù)從10個(gè)大幅下降為1個(gè)。較細(xì)的煤粉細(xì)度對(duì)減緩水冷壁腐蝕、提高煤粉燃盡程度是有利的，考慮到保證磨煤機(jī)出力、降低磨輥磨損的需要，將分離器電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為216 r/min是合適的。

2.7二次風(fēng)配風(fēng)方式

鍋爐采用均等配風(fēng)、正塔配風(fēng)和縮腰配風(fēng)時(shí)的壁面氣氛中，H2S含量超標(biāo)點(diǎn)數(shù)均很少，從煤粉燃燼程度上，倒塔配風(fēng)最好，均等配風(fēng)和縮腰配風(fēng)次之，正塔配風(fēng)最差，建議鍋爐采用均等配風(fēng)為主、上層（DE層）輔助風(fēng)適當(dāng)關(guān)小的配風(fēng)方式運(yùn)行。同時(shí)將輔助風(fēng)門開(kāi)度控制在~50%開(kāi)度范圍內(nèi)，提高風(fēng)箱壓力提高二次風(fēng)的擾動(dòng)能力，有效防止一次風(fēng)氣流偏轉(zhuǎn)。

2.8一次風(fēng)速

試驗(yàn)結(jié)果表明，一次風(fēng)速提高后水冷壁壁面還原性氣氛迅速得到改善，H2S含量超標(biāo)點(diǎn)數(shù)迅速?gòu)?0個(gè)下降至2個(gè)，飛灰含碳量大幅下降，排煙溫度降低。運(yùn)行過(guò)程中注意保證較高的一次風(fēng)量運(yùn)行，有助于減少腐蝕和提高經(jīng)濟(jì)性。

2.9鍋爐負(fù)荷

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著負(fù)荷的降低，燃燒器區(qū)水冷壁腐蝕性點(diǎn)數(shù)呈下降趨勢(shì)。

3結(jié)論

3.1鍋爐水冷壁高溫腐蝕的類型是因煤中含硫量較高、煤粉燃盡行程較長(zhǎng)、一二次風(fēng)動(dòng)量不匹配引起的硫化物型腐蝕。

3.2調(diào)整試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)調(diào)平四角一次風(fēng)速、開(kāi)大周界風(fēng)開(kāi)度、關(guān)小輔助風(fēng)門開(kāi)度、優(yōu)化配風(fēng)方式等運(yùn)行調(diào)整措施，基本消除了鍋爐高負(fù)荷時(shí)的水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象。鍋爐中、低負(fù)荷時(shí)的腐蝕可通過(guò)防腐噴涂、增加貼壁風(fēng)的方法消除。