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焦情況為研究對象，不但系統分析了高溫腐蝕和結焦情況，就如何解決低氮燃燒調整后出現的問題以及分析其出現的原因，并提出了優化低氮燃燒的技術方案和措施以及使用超音速電弧噴涂技術，為鍋爐安全有效運行提供了保障。

關鍵詞：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，有許多亞臨界參數大容量四角切圓燃燒鍋爐的水冷壁出現高溫腐蝕的現象比較嚴重，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、高效運行受到嚴重威脅。

目前被廣泛應用的四角切圓燃燒方式，在采用鏈式著火的基礎下，具有煤粉燃燒火焰行程長、燃燒效率高、爐內混合強烈和煤種使用廣等優點，而在實際的爐內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域，加快了管子向火側正面點的腐蝕。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，迫使發生非計劃停運，造成重大的經濟損失。根據這種情況，只有采用冷態模擬爐內氣流運動形式，讓爐內空氣在冷態條件下進行動力場運動，從而更好的掌握燃燒器配風及爐內空氣動力場的特性。

2 低氮燃燒調整后出現問題及其原因

2.1 低氮燃燒調整后鍋爐出現的問題

在2012年10月就對鍋爐燃燒的方式方法進行了調整，就改成了減少濃相主燃燒區域二次風量的低氮配風燃燒方式，進而增加了SOFA風量，保證了省煤器的出口量。

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

（1）從燃燒角度上來看，改造后的低氮燃燒技術使燃燒推遲，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，爐內溫度均勻分布，改善了水冷壁的玷污結渣情況。

2.2 低氮燃燒調整后出現問題的原因分析

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

（2）A/B制粉系統濃淡比例為8：2，出現嚴重比例失調，由于此區域比例的失調，從而使未燃盡的煤粉上升火焰拉長，護膛火焰中心上移，導致了受熱面高溫腐蝕和護膛結焦的情況。

3 技術改造方案

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

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

（2）為了防止因為貼壁風速高引起的爐膛結焦現象，必須進行制粉系統冷態一次風調平試驗及動力試驗。從而可以減少氣流的不平衡，降低了結焦的可能性。

（3）調整風粉配比的比例，由原來的8：2調整為6：4，這樣就減少了濃相噴燃器區域的煤粉量，從而使底部燃燒區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上分析，針對鍋爐水冷壁受熱工作面在高溫環境下受鹽、酸、堿的磨粒磨損和嚴重腐蝕的實際情況，采用超音速電弧噴涂技術，不但有效強化噴涂材料，延長了設備的使用年限，還大大降低了維護成本。

目前我國掌握的超音速電弧噴涂技術已經日益成熟，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 技術改造后性能評估探析

在機組啟動后進行對機組參數的對比，為了達到預期的效果就必須對技術改造后性能進行評估和探析。

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

（2）改造鍋爐爐膛未出現結焦現象，在實際運行中，爐膛正常燃燒，負荷段沒有出現檢查前的結焦現象，撈渣機沒有出現大顆粒焦塊。

（3）改造后爐膛的火焰溫度分布均勻，負荷在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 結束語

目前根據對鍋爐的高溫腐蝕以及結焦情況的分析，在停爐機會的情況下，進行多衛燃帶的改造，以及對制粉系統濃淡分離器濃淡比例的調整，進行制粉系統冷態一次風調平試驗及動力試驗，進而優化和改進低氮燃燒的調整方案，以及在施工過程中采用超音速電弧噴涂技術。在對鍋爐進行改造后，鍋爐爐膛溫度分布均勻，爐膛未出現結焦現象等，進而從根本上保障了鍋爐高效的使用效率。

參考文獻：

[1]王春昌.切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕和結渣的區域與部位研究[J].熱力發電，2007.

[2]陳冬林，郭曉忠，唐基林等.基于表面溫度計算與控制的未燃帶設計方法及應用[J].燃燒科學與技術，2007.

[3]王春昌.鍋爐衛燃帶新型布置方式[J].中國電力，2008.