锅炉水冷壁高温腐蚀.
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护

火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉是供应电力的主要装备,其正常运行与维护对于电力行业至关重要。
而锅炉的水冷壁是其重要的结构部分,它承受着锅炉内高温高压、强腐蚀性气体和化学物质的侵蚀,一旦发生故障将会危及锅炉及整个电厂的安全。
因此,如何有效地防护锅炉水冷壁从而保证其长期稳定安全运行,一直是锅炉技术工作者及研究者需要深入探讨的问题。
1. 高温腐蚀机理高温腐蚀是指在高温(>500℃)高压下的金属与环境气体中发生的氧化、硫化、酸化、盐辉等反应。
对于火电厂锅炉水冷壁,其高温腐蚀主要分为三类:氧化腐蚀、硫化腐蚀和盐辉腐蚀。
(1)氧化腐蚀锅炉内氧化气体会与水冷壁表面的金属发生反应,形成金属氧化物产物。
金属氧化物膜密封性差,会使得金属表面不断被氧化,形成更多的氧化物。
氧化腐蚀会导致水冷壁表面变薄,疏松、孔洞、开裂等现象,进而影响水冷壁的机械强度和冷却效果。
(2)硫化腐蚀当锅炉燃烧含硫燃料时,燃料中的硫得不到完全燃烧,就会形成硫化物。
硫化物与水冷壁表面的金属反应,形成硫化物和硫化氢。
硫化腐蚀会使水冷壁表面形成硫酸盐产物,加速水冷壁的腐蚀。
同时产生的氢氧化物,与水冷壁上的钠、钾离子结合形成高温颗粒,风冷管道中的高温颗粒对锅炉腐蚀性极大。
(3)盐辉腐蚀盐辉腐蚀主要是指锅炉中氯、氧和水蒸气形成氧化物时,产生的氯化物和氢氧化物,随着水蒸气进入水冷壁表面,遇到高温部位会被分解生成氯化氢和氧化铁,并形成毒性腐蚀性很强的酸性环境,形成盐辉腐蚀。
2. 防护技术措施针对锅炉水冷壁高温腐蚀,目前有以下技术措施可供选择。
(1)金属材料选择提高材料抗腐蚀性能是有效的防腐技术。
一般情况下,Cr、Mo等合金元素能够增强金属材料的耐点蚀性、进一步提高耐氧化性和耐腐蚀性能,而镍、钴等合金元素则能够增加材料的耐腐蚀性。
(2)防锈涂层针对氧化腐蚀,涂覆高温耐蚀涂层是防护措施之一。
涂层材料应具有良好的耐高温性和耐腐蚀性能,且对稳定性好。
目前研究的高温耐蚀涂层材料主要包括:高铝氧化物涂层、高温硅酸盐涂层等。
锅炉水冷壁高温腐蚀原因及对策分析

锅炉水冷壁高温腐蚀原因及对策分析摘要:本文首先对水冷壁高温腐蚀研究情况进行简单介绍,重点研究分析锅炉水冷壁高温腐蚀的原因,在此基础上深入研究解决水冷壁高温腐蚀问题的对策,希望通过本文的研究能够更加全面的掌握关于锅炉水冷壁高温腐蚀问题的基本情况,同时也为后期更好的解决高温腐蚀问题提供参考。
关键词:锅炉;水冷壁;高温腐蚀1引言近年来随着我国经济社会的不断发展,各行业发展水平不断提高,电力行业规模也不断扩大,人们对于电厂运行的要求也愈加严格。
随着电厂运行负荷的不断增加,各种问题也频繁发生,其中锅炉水冷壁高温腐蚀就是影响电厂运行的重要问题,容易引发管爆和泄露事故。
因此在现阶段加强对于电厂锅炉水冷壁高温腐蚀的研究具有重要的现实意义,能够更加全面的掌握关于水冷壁高温腐蚀的基本情况,了解导致水冷壁高温腐蚀的各种原因,针对这些原因研究制定合理的措施进行处理预防,降低发生锅炉水冷壁高温腐蚀问题的概率,更好的保障电厂锅炉的正常运行,实现良好的电力供应,满足经济社会发展的需求,实现良好的经济社会效益。
2水冷壁高温腐蚀研究在电厂运行中,大型锅炉发生水冷壁高温腐蚀是比较普遍的,这与锅炉自身结构有密切的联系。
目前在电厂中锅炉常用的结构主要有旋流燃烧和四角切圆燃烧两种方式,前者在运行中,出口位置的煤粉会发生偏离,容易在锅炉内的某些区域形成腐蚀性气体,这样就会导致锅炉水冷壁发生高温腐蚀;而采用四角切圆的燃烧方式虽然能够强化燃烧,但是也会导致煤粉在水冷壁上贴付,长时间使用就会造成腐蚀。
通过分析大量的锅炉水冷壁高温腐蚀事故发现,水冷壁的腐蚀主要出现在高温区域,尤其是在燃烧器的中心线附近和出口位置,腐蚀尤为严重。
发生高温腐蚀的位置表面为比较松软的状态,但是腐蚀内部相对更加坚硬,腐蚀后呈现为黑褐色。
对腐蚀物质进行化验后发现,其中含有大量的硫元素。
由此判断导致锅炉水冷壁高温腐蚀的原因应该与锅炉内煤炭的燃烧不彻底有关,燃烧产生的物质与锅炉水冷壁发生反应,黏附在上面。
锅炉水冷壁高温腐蚀和防止措施

锅炉水冷壁高温腐蚀和防止措施锅炉水冷壁高温腐蚀和防止措施随着工业的快速发展和能源需求的增加,锅炉作为最常用的热能装置之一,在现代生产和生活中扮演着至关重要的角色。
而锅炉内部的高温水冷壁作为一种保护设备,其完好性对于锅炉的正常运行至关重要。
然而,锅炉水冷壁在长时间高温和高压环境下容易遭受腐蚀,严重影响其性能和寿命。
为了避免这种情况的发生,锅炉水冷壁需要采取一系列的防腐措施。
一、锅炉水冷壁高温腐蚀类型1. 灰渣侵蚀:锅炉燃烧产生的灰渣中含有大量腐蚀性成分,灰渣与水冷壁表面发生物理化学反应,导致水冷壁金属表面被侵蚀,进而影响其结构和性能。
2. 燃烧产物腐蚀:燃烧产物中含有大量酸性气体,例如SOx、NOx等,这些气体与水冷壁金属表面发生反应,形成酸性物质,从而引发腐蚀。
3. 燃烧沉淀腐蚀:在锅炉燃烧过程中,会产生大量沉淀物质,这些沉淀物质中含有一定的腐蚀性成分,沉淀在水冷壁上可能引发腐蚀。
二、锅炉水冷壁高温腐蚀防止措施针对锅炉水冷壁高温腐蚀问题,我们可以采取一系列的防止措施来保护水冷壁,提高其使用寿命和性能。
1. 材料选择:选择耐高温和耐腐蚀的金属材料作为水冷壁的制作材料。
常用的金属材料有SA-213T12、SA-213T22、SA-335P22等。
这些材料具有良好的抗腐蚀性和耐高温性能,能够有效抵抗锅炉高温环境下的腐蚀。
2. 表面涂层:在水冷壁表面涂覆一层耐高温和耐腐蚀的涂层,如高温耐蚀涂料。
这种涂层可以有效隔离水冷壁与高温环境之间的接触,减少腐蚀的发生。
3. 清洗保护:定期对水冷壁进行清洗,将附着在水冷壁表面的灰渣和沉淀物清除干净,以减少腐蚀的可能性。
4. 碱浸保护:通过在水冷壁上进行碱浸处理,可以形成一层保护膜,阻止腐蚀性成分进一步侵蚀水冷壁。
5. 水质控制:控制锅炉的供水水质,尽量减少其中的腐蚀性成分,以减少对水冷壁的腐蚀。
6. 锅炉操作规范:合理的运行和操作锅炉,维持合适的温度和压力,以减少对水冷壁的腐蚀风险。
锅炉水冷壁的高温硫腐蚀原因及对策

锅炉水冷壁的高温硫腐蚀原因及对策摘要:为避免锅炉水冷壁烟气侧高温硫腐蚀,本文通过对腐蚀原因、机理进行分析,提出行之有效的对策措施,能有效降低锅炉水冷壁低高温硫腐蚀。
提高锅炉运行的安全可靠性。
关键词:水冷壁;燃烧器;硫腐蚀;烟气;失效1引言为了控制锅炉燃烧装置尾部排放烟气中的NOX含量,减少其后部脱硝装置的压力,以空气分级燃烧技术为特征的低氮燃烧器广泛地应用于电站锅炉。
这种燃烧器的原理是:在主燃烧区的过量空气系数维持在0.85,燃料着火后在欠氧条件下燃烧,生成具有还原性的CO气体和焦炭,抑制NOX的生成,并将NO还原。
随着上层燃烬风的补入,过量空气系数增加,未燃尽的燃料在燃尽区充分燃烧。
由于在主燃烧区为欠氧燃烧,其所形成的还原区域,使灰熔点降低,易在附近的水冷壁结焦。
特别是在燃用高硫煤时,燃烧器区域的水冷壁将出现高温硫腐蚀,使炉管失效爆管。
2水冷壁高温硫腐蚀失效的发生机理2.1腐蚀机理关于锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要发生在烟气侧热负荷较高区域。
燃煤中硫含量高是引起水冷壁管外侧高温烟气腐蚀的主要因素,当硫含量超过1%时就容易发生硫腐蚀。
水冷壁管的硫腐蚀分硫化物腐蚀、硫酸盐腐蚀和焦硫酸盐腐蚀。
一般来说,水冷壁管的高温腐蚀是管壁附近因欠氧燃烧形成还原性气氛引起的,腐蚀速度随温度升高而增加。
即熔融状态的煤粉在炉膛水冷壁管附近开始分离,使碳和硫聚集在边界层。
由于缺氧局部形成还原性气氛,硫的燃烧和三氧化硫的形成便发生困难,因而游离态的硫和硫化物(硫化氢等),便开始与铁发生反应,使管壁产生硫化物腐蚀。
水冷壁管的高温腐蚀属严重硫化物型腐蚀,腐蚀反应包括氧化和硫化反应,其过程如下:煤粉中的黄铁矿(FeS2)受灼热分解,产生自由态的硫原子。
FeS2=FeS+S管壁周围存在一定浓度的H2S和SO2,也会生成自由的硫原子。
2H2S+SO2=2H2O+3S分解出来的硫,由于缺氧,硫的燃烧和SO3的形成比较困难,便会与管壁金属反应生成FeS。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护

火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉的水冷壁是承受高温高压的重要部件,是锅炉工作稳定性和可靠性的关键。
然而,长期运行下来,锅炉水冷壁会出现高温腐蚀现象,会严重影响锅炉的工作效率。
因此,对于水冷壁的高温腐蚀及防护问题需要引起我们的关注。
一、高温腐蚀机理高温腐蚀是由气体和金属表面的相互作用产生的一种腐蚀现象。
在水冷壁内的金属表面,由于长时间受到高温的冲击和氧化气体的作用,容易形成铁氧化物块,而这些物块容易被秒速6厘米以下的碳酸氢根等离子穿透,并进一步加速了金属的腐蚀。
而此时的腐蚀不一定立刻显露出来,经过一段时间后,金属表面会产生小孔或者细小的裂缝,进一步泄漏出来的水分形成了水汽,又进一步滋生了其他腐蚀的因素,这样就进一步恶化了腐蚀现象,从而导致漏水的问题,如果时间长了,就会导致严重的事故。
二、预防高温腐蚀的方法1. 选择合适的材料。
在锅炉的设计时,应该选择合适的材料来抵抗高温、高压和氧化气体的腐蚀。
在现代锅炉中,通常采用高温合金、耐热合金、不锈钢等耐高温材料。
2. 控制水化学水质。
水化学水质是指在指定条件下所分布的各种物质含量的总和。
在火电厂锅炉中,优化水化学水质非常重要,特别是对硅含量、盐含量、氯化物含量等进行把控。
因为如果这些物质超出一定的浓度,对于水冷墙的腐蚀是非常不利的。
3. 控制燃料中硫和灰分含量。
在锅炉燃料中含有大量的硫和灰分会使得锅炉高温腐蚀更加严重,因此我们需要加强对燃料的质量控制。
4. 进行化学腐蚀抑制剂的注入。
目前,许多锅炉使用的抑制剂含多种有机酸,可与金属表面包络的氧化物等形成稳定的表面复合物,使得金属表面得到保护。
5. 加强锅炉维护管理。
锅炉的维护管理也是预防高温腐蚀非常重要的一环,对于锅炉水冷壁的清洗、检修和更换,需要严格按照规定进行。
只有加强锅炉维护,才能确保其高效、安全运行。
三、总结高温腐蚀是火电厂锅炉不可避免的问题之一,但我们可以通过选择合适的材料、控制水化学水质、控制燃料中硫和灰分含量、进行化学腐蚀抑制剂的注入、加强锅炉维护管理等方法来预防高温腐蚀的发生。
锅炉水冷壁高温腐蚀特征现象

锅炉水冷壁高温腐蚀特征现象
锅炉水冷壁高温腐蚀是指在锅炉运行过程中,由于高温和腐蚀性介质的作用,导致水冷壁表面发生腐蚀现象。
其特征现象包括:
1. 壁面剥落:高温腐蚀会使水冷壁表面的保护层受损,导致壁材逐渐剥落,形成小块或大块的剥落物。
2. 磨损和凹坑:高温腐蚀会使水冷壁表面产生磨损和凹坑,使壁面失去光滑度,增加壁面的摩擦阻力。
3. 氧化和锈蚀:高温腐蚀会引发水冷壁表面的氧化和锈蚀现象,使壁面呈现红锈或黑锈。
4. 氧化层厚度增加:高温腐蚀会导致水冷壁表面的氧化层厚度增加,使热传导变差,影响锅炉的热效率。
5. 堵塞管道:高温腐蚀产生的剥落物可能会堵塞水冷壁管道,影响冷却水的循环,进而导致锅炉的运行问题。
6. 渗漏和泄露:高温腐蚀会使水冷壁表面的腐蚀性介质渗透到壁材内部,导致管道漏水或泄露,严重时可能引发事故。
这些特征现象都会降低锅炉的运行效率和安全性,因此对于锅炉水冷壁的高温腐蚀要及时进行监测和防治。
自然循环锅炉水冷壁常见故障及处理方法

自然循环锅炉水冷壁常见故障及处理方法自然循环锅炉水冷壁是锅炉中重要的传热部件,经常遇到一些故障情况。
本文将介绍自然循环锅炉水冷壁常见故障及其处理方法。
1. 水冷壁腐蚀
水冷壁在长时间运行中,容易因水质问题、氧化性物质和高温高压环境等因素,导致腐蚀问题。
这会导致水冷壁表面出现坑洞和裂纹,影响到传热效率和安全性。
解决方法:
①定期进行水质监测,及时清洗沉积物和铁锈等腐蚀物。
②选用耐腐蚀材料,如不锈钢或钛合金等。
③定期维护和更换受腐蚀的部件,保障水冷壁的正常运行。
2. 水冷壁结垢
水冷壁在长时间运行中,由于水中含有一定的杂质物,容易在水管内壁形成结垢,影响传热效率,甚至堵塞水管。
解决方法:
①定期清洗水管内壁,避免结垢。
②采用化学清洗或机械清洗的方法,清除水管内部的结垢。
3. 水冷壁泄漏
在锅炉运行过程中,由于受到高温高压的影响,水冷壁会出现泄漏问题。
这会导致水冷壁内部温度升高,增加了爆炸的风险,严重时还会导致锅炉爆炸。
解决方法:
①定期检查水冷壁的密封性,避免泄漏。
②对发现泄漏的水冷壁进行及时的维修或更换。
4. 水冷壁振动
水冷壁内部的水流动会产生涡流,导致水冷壁振动。
这会导致水冷壁的磨损和裂纹,影响到传热效率和安全性。
解决方法:
①采用抗振性能好的材料。
②加强水流调节,避免涡流的产生。
③设置支撑结构,加强水冷壁的支撑,降低振动的程度。
总之,自然循环锅炉水冷壁的故障处理需要及时、有效地进行,以保障锅炉的安全和稳定运行。
锅炉内的各种腐蚀

锅炉内的各种腐蚀
1、水冷壁的高温腐蚀,类似锅炉炉膛和烟道中的屏、高温过(再)
热器一样,除液态排渣炉外,在一定条件下,高参数的固态排
渣炉也会发生高温腐蚀。
影响因素主要是水冷壁附近的烟气的
成分和管壁的温度。
具体的说,管壁的火焰温度可高达1400~
1500℃左右,达到煤灰的熔点,为受热面的腐蚀创造了条件。
在燃烧过程中,燃料灰分中升华出来的碱金属氧化物会凝结在
管壁上并和烟气中的硫化物反应生成碱性硫酸盐,这种物质会
和管壁的保护膜反应,从而产生腐蚀。
2、过热器和再热器的高温腐蚀,高温过热器和高温再热器的金属
壁面的内灰层含有较多的碱金属,经过长时间的化学反应对金
属壁面发生强烈的腐蚀。
这种腐蚀大约从540~620℃开始发生,650~700℃是腐蚀的速度最大。
所以高温过热器的温度不能过
高,超高压参数和亚临界参数一般趋向540℃。
3、尾部受热面的低温腐蚀,燃料中含有一定的硫分,燃烧时将生
成二氧化硫,其中一部分生成三氧化硫。
三氧化硫与烟气中的
水蒸气结合形成硫酸蒸汽。
当受热面的壁温低于硫酸蒸汽的露
点时,硫酸蒸汽就会在壁面上凝结成为酸液而腐蚀受热面。
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大型锅炉水冷壁高温腐蚀调研报告上海锅炉厂有限公司二○○二年三月十五日目录1.前言 (2)2.产生高温腐蚀的机理和条件 (2)3.高温腐蚀发生在大型贫煤锅炉上的主要原因 (3)4.大型锅炉水冷壁高温腐蚀的部位及预防措施 (5)5.水平浓淡分离燃烧技术在防止高温腐蚀方面的应用 (7)6.石洞口电厂#3、#4炉改造情况 (11)7.大型锅炉炉内水冷壁发生高温腐蚀的判据 (14)8.结论 (15)1.前言我国许多地方的电厂,不少燃用无烟煤、贫煤、劣质烟煤的大型锅炉投运后,炉内水冷壁都不同程度的存在高温腐蚀。
这种情况,无论是在我国上海、哈尔滨、东方三大锅炉厂自行设计制造的锅炉,还是在国外日本三菱、法国斯坦因、英国巴布科克、加拿大巴威等公司设计制造的锅炉,其燃烧器高温区域,水冷壁都有高温腐蚀现象发生,而且遍及各种炉型。
以水循环方式分,有自然循环、控制循环和直流锅炉;以燃烧方式分,有四角切圆、前后墙对冲和W型火焰燃烧器等许多典型设计。
通过调研,我们发现水冷壁管壁腐蚀速度一般为0.8~1.5mm/104h,腐蚀后的管壁减薄形貌较多,一般是分层减薄,而管壁向火侧减薄较快。
2.产生高温腐蚀的机理和条件在燃煤锅炉中,高温腐蚀分三种类型:硫酸盐型、氯化物型和硫化物型。
硫酸盐型腐蚀主要发生高温受热面上;氯化物型腐蚀主要发生在大型锅炉燃烧器高温区域的水冷壁管上;硫化物型腐蚀主要发生在大型锅炉水冷壁管上。
水冷壁的高温腐蚀通常是由这三种类型腐蚀复合作用的结果。
硫酸盐型高温腐蚀的形成:在炉内高温下,煤中的NaCl中的Na+易挥发,除一部分被熔融的硅酸盐捕捉外,有一部分与烟气中的SO3发生反应,形成Na2SO4;另一部分是易于挥发性的硅酸盐,与挥发出的钠发生置换反应,而释放出来的钾,与SO3化合,生成K2SO4。
而碱金属硫酸盐(Na2SO4、K2SO4)有粘性,且露点低。
当碱金属硫酸盐沉积到受热面的管壁后会再吸收SO3,并与Fe2O3、Al2O3作用生成焦硫酸盐(Na·K)2S2O7。
这样一来,受热面上熔融的硫酸盐(M2SO4)吸收SO3并在Fe2O3、Al2O3作用下,生成复合硫酸盐(Na·K)(Fe·Al)SO4,随着复合硫酸盐的沉积,其熔点降低,表面温升升高。
当表面温升升高到熔点,管壁表面的Fe2O3氧化保护膜被复合硫酸盐破坏,使管壁继续腐蚀。
另外,附着层中的焦硫酸盐(Na·K)2S2O7。
由于熔点低,更容易与Fe2O3发生反应,生成(Na·K)3Fe(SO4)3,即形成反应速度更快的熔盐型腐蚀。
氯化物型腐蚀的形成:在炉内高温下,原煤中的NaCl中的易与H2O、SO2、SO3反应,生成硫酸盐(Na2SO4)和HCl气体。
同时凝结在水冷壁上的NaCl也会和硫酸盐发生反应,生成HCl气体,因此,沉积层中的HCl浓度要比烟气中的大得多,致使受热面管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏。
有研究表明,这种情况在CO和H2浓度超过一定范围的强还原性气氛中则更为强烈。
综上所述,燃煤中的S、Cl、K、Na等物质的存在是发生高温腐蚀的内在根源。
而燃用劣质煤所需要的气流扰动和较高的燃烧温度,使煤粉火焰容易刷墙以及水冷壁附近可能出现还原性气氛,为产生水冷壁高温腐蚀提供了充分条件。
许多研究工作,提出了产生高温腐蚀的条件,归纳如下:(1)燃煤中存在一定含量的S、Cl、K、Na等可产生高温腐蚀的物质;(2)水冷壁附近出现还原性气氛和腐蚀性气体;(3)水冷壁腐蚀区域的壁温在320℃以上;(4)腐蚀产物的剥落,使得腐蚀能不断地渗透内层。
3.高温腐蚀主要发生在大型贫煤锅炉上的原因在调研中,我们发现山东省已投运的18台300MW机组中,燃用贫煤的10台锅炉,都出现了高温腐蚀,而燃用烟煤的锅炉则很少发现高温腐蚀。
在湖北省汉川电厂投运的4台贫煤锅炉上,也出现了不同程度的高温腐蚀,其中#1炉曾于2001年8月因高温腐蚀发生爆管,造成紧急事故停炉。
在重庆珞璜、陕西渭河、河北西北坡等电厂均发生了类似问题。
高温腐蚀发生在大型贫煤锅炉上的原因,是我们调研的主要任务。
总的来说,有下列几点:(1)劣质煤着火困难,燃烧延迟,水冷壁附近未燃烬的煤粉颗粒增多,在一些区域造成缺氧,因而容易出现还原性气氛和腐蚀性气体,而使水冷壁腐蚀。
在燃用高灰份劣质烟煤或贫煤时,由于制粉系统、磨煤机等限制,煤粉变粗,在切圆的离心力作用下容易刷墙,更容易在炉内水冷壁附近产生还原性气氛和腐蚀性气体。
(2)为改善低挥发份煤的着火,通常采用大切圆,并在一次风喷口布置了各种型式的稳燃装置,这在一定程度上影响了一次风的刚性,造成煤粉火焰刷墙。
(3)劣质煤的燃烧,往往采用瘦高型炉膛,燃烧器区域热负荷高,故水冷壁管壁温度高。
假若水质不好,容易引起管内结垢,进一步提高了管壁温度。
(4)由于环保要求的限制,在燃用低挥发份劣质煤或贫煤时,一般采用中间仓储钢球磨热风送粉系统,为保证燃烧的稳定性和满足低NOx要求,采用了加装顶部燃烬风(OFA)和分级送风的原理,致使炉内中、下部风量减少,造成燃烧器区域热负荷高、水冷壁附近容易产生还原性气氛和腐蚀性气体。
(5)在燃用低挥发份、高灰份的劣质煤或贫煤时,需要的热风温度较高,当燃煤中的含硫量较高时,回转式空气预热器的漏风、堵灰及低温腐蚀,容易造成送、引风机难以满足炉内燃烧需要空气,也促使水冷壁附近形成还原性气氛和腐蚀性气体。
(6)现代电网的峰谷差增大,要求大型锅炉参与调峰,也不利于炉内水冷壁的保护。
锅炉在频繁启停和变负荷运行中,水冷壁热胀冷缩,容易造成管壁表面的氧化膜脱落,加速了腐蚀过程。
同时,如果变负荷速度太快而影响正常的水循环,造成水冷壁局部壁温增高,也会导致高温腐蚀腐蚀加剧。
4.大型锅炉水冷壁高温腐蚀的部位及预防措施目前,我国配300MW机组的锅炉,从燃烧方式上讲,有直流燃烧器四角切圆燃烧方式、旋流燃烧器水平燃烧方式和拱顶燃烧器W型火焰燃烧方式,对于不同燃烧方式的锅炉炉内水冷壁高温腐蚀的部位是不同的。
(1)直流燃烧器四角切圆燃烧方式直流四角切圆燃烧方式的燃烧器,是目前我国大型锅炉采用最多的一种燃烧型式。
其特点是炉内火焰形成大旋涡作旋转上升运动,一次风射流受上游旋转气流挤压,炉内切圆增大。
当燃烧器的高宽比加大时,热态切圆增大,煤粉火焰容易冲刷墙壁,导致水冷壁高温腐蚀。
水冷壁的腐蚀部位大致是:沿一次风气流流向,在炉膛中心线附近及下游的水冷壁壁面。
如青岛电厂配300MW机组的锅炉。
这种类型的锅炉在设计上应考虑的措施:炉内切圆直径取小值,防止煤粉火焰冲刷墙壁;增强一次风的刚性,在一次风喷口、两侧尤其是背火侧增加周界风或侧二次风,以刚性较强的二次风支撑一次风气流,并在炉壁附近形成氧化性气氛;在注重着火、稳燃的同时,注意截面热负荷的选取,以防止炉膛结渣和积灰,而加速高温腐蚀的过程。
为此,应适当加大炉膛的截面积,加大喷燃器的高宽比,以便燃烧器区域的温度较为平缓。
(2)旋流燃烧器水平燃烧方式旋流水平燃烧方式的燃烧器通常是前墙或前后墙布置带一次风回流稳燃和煤粉局部浓度高的低NOx双调风轴流型式。
其特点是在靠近两侧的旋流燃烧器出口煤粉易偏向两侧墙,并随着旋流强度的增加,偏转越严重,从而两侧墙附近易形成还原性气氛和腐蚀性气体。
水冷壁的腐蚀部位一般在两侧墙。
如西北坡电厂配300MW机组的锅炉。
这种类型的锅炉在设计上应考虑的措施:佛斯特·惠勒公司是在燃烧器下部靠近两侧墙的位置设置壁面风,以改善两侧墙附近的烟气气氛,使之呈氧化性。
(3)拱顶燃烧器W型火焰燃烧方式W型火焰燃烧方式的燃烧器,不论其拱顶的布置与结构,由于其煤粉气流在二次风的引射下基本上与前后墙平行向下流动,然后转折向上,形成W型火焰,一般来说,煤粉不会冲刷墙壁。
但是如果一次风喷口位置不对,或者在一次风动量和射流扩展角偏大的情况下,煤粉也会冲刷前后墙的上部区域,造成高温腐蚀,尤其是卫燃带脱落的部位。
水冷壁的腐蚀部位一般在前后墙的上部区域。
如珞璜电厂配360MW机组的锅炉。
这种类型的锅炉在设计上应考虑的措施:正确选择一次风喷口与炉膛中心线的夹角;保证二次风与一次风之间的动量比恰当,以便煤粉气流有一定的引射长度,而又不至于在前后墙附近形成还原性气氛和腐蚀性气体。
5.水平浓淡分离燃烧技术在防止高温腐蚀方面的应用直流四角切圆燃烧器,是我国300MW等级锅炉采用最多的一种燃烧方式。
为防止高温腐蚀发生,在这种型式的锅炉上采用水平浓淡分离技术,从理论上看是可行的,也是目前实施较多一种方案,但实际效果如何是我们调研的重点。
汉川电厂和青岛电厂是上海锅炉厂早期引进美国燃烧工程公司的技术,设计制造的贫煤锅炉,在投运初期都发生了一些问题。
汉川电厂主要存在低负荷稳燃问题,而青岛电厂则是发生高温腐蚀。
哈尔滨工业大学采用水平浓淡分离燃烧技术,对2个电厂6台锅炉,进行了燃烧器改造。
下面介绍这一技术在两个厂的应用情况。
(1)青岛电厂#2炉配青岛发电厂300MW机组锅炉设计采用了美国燃烧工程公司的技术。
锅炉为亚临界压力控制循环炉,燃料为晋中贫煤,采用钢球磨,中间仓储制,热风送粉。
锅炉采用单炉膛、∏型、露天布置,全悬吊钢结构。
炉膛断面尺寸深×宽为11760mm×11970mm。
锅炉燃烧系统采用四角切圆燃烧,摆动式煤粉喷嘴。
高度方向分四层布置,另布置二层三次风乏气喷嘴在煤粉喷嘴上方,固定向下10︒布置。
青岛发电厂#1、#2炉分别于1995、1996年投运,在大修中发现炉内四壁的燃烧器区域及气流下游区域水冷壁高温腐蚀严重,其中#1炉在1997年的第一次大修中发现:前后墙和两侧墙的燃烧器区域都有减薄。
在调研中,我们统计过1996年至2000年期间电厂入炉煤的煤质资料,电厂用煤中含硫量平均高达2.4%,与设计煤种的含硫量:S ar=0.72%相差较大。
腐蚀位置见图1。
改造前青岛电厂的燃烧设备是采用四角切圆燃烧方式。
燃烧器布置在炉膛四角上。
为了有助于低挥发份煤的着火和稳定燃烧,该炉采用了CE 公司开发的WR型燃烧器。
为了降低NO X的排放量,除采用分级混合外,还在燃烧器顶部布置了顶部二次风。
为了减少锅炉水平烟道左右侧的烟气偏差,将燃烧器上部的四层喷嘴(其中二层为二次风,另二层为三次风)与下部的一、二次风气流旋转方向作相反布置。
为解决锅炉存在的水冷壁高温腐蚀问题,该厂采用哈尔滨工业大学“摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器”技术,对#1、#2号炉进行了煤粉燃烧器的改造。
既:把16只WR型煤粉燃烧器全部改成水平浓淡风煤粉燃烧器。
并根据其实验室研究结果,对该燃烧器选取了浓缩比为4:1的百叶窗煤粉浓缩器结构(浓缩比:是指浓煤粉气流的煤粉浓度与淡煤粉气流的煤粉浓度之比),并将原一次风周界风改为侧二次风喷口,通过调节原一次风的周界风风门(现称为侧二次风)挡板开度以调节侧二次风流量,以达到对燃烧区域两相流场的调节。