超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施

熊国强,汤海霞（湖南华电常德发电有限公司,湖南　常德　415001）



超临界锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及改造措施

熊国强,汤海霞
（湖南华电常德发电有限公司,湖南常德415001）

摘 要：以超临界锅炉冷水壁高温腐蚀和结焦情况为研究对象，不但系统分析了高温腐蚀和结焦情况，就如何解决低氮燃烧调整后出现的问题以及分析其出现的原因，并提出了优化低氮燃烧的技术方案和措施以及使用超音速电弧喷涂技术，为锅炉安全有效运行提供了保障。

关键词：超临界锅炉；高温腐蚀；改造措施

1　机组基本情况

在我国建机组中，有许多亚临界参数大容量四角切圆燃烧锅炉的水冷壁出现高温腐蚀的现象比较严重，有的锅炉在使用几年后水冷壁管厚度变得很薄，这就使电站的安全、高效运行受到严重威胁。

目前被广泛应用的四角切圆燃烧方式，在采用链式着火的基础下，具有煤粉燃烧火焰行程长、燃烧效率高、炉内混合强烈和煤种使用广等优点，而在实际的炉内燃烧过程中由于受高温腐蚀的影响，高度在燃烧器中心线附近和燃烧器出口射流下游区域，加快了管子向火侧正面点的腐蚀。在水冷壁被高温腐蚀后，削薄了管壁的厚度，降低了使用强度，从而加速了管壁泄漏或者爆管的可能性，迫使发生非计划停运，造成重大的经济损失。根据这种情况，只有采用冷态模拟炉内气流运动形式，让炉内空气在冷态条件下进行动力场运动，从而更好的掌握燃烧器配风及炉内空气动力场的特性。

2　低氮燃烧调整后出现问题及其原因

2.1低氮燃烧调整后锅炉出现的问题

在2012年10月就对锅炉燃烧的方式方法进行了调整，就改成了减少浓相主燃烧区域二次风量的低氮配风燃烧方式，进而增加了SOFA风量，保证了省煤器的出口量。

在低氮燃烧改造后，由于炉内温度的变化影响了炉膛出口汽温及烟温的的特性，就主要表现在两个方面：

（1）从燃烧角度上来看，改造后的低氮燃烧技术使燃烧推迟，炉膛出口烟温上升，锅炉过热汽温、再热汽温上升。

（2）锅炉燃烧改造后下降了主燃去的温度，炉内温度均匀分布，改善了水冷壁的玷污结渣情况。

2.2低氮燃烧调整后出现问题的原因分析

（1）在2014年9月，＃4锅炉停运后，出现了多只燃烧器的一次、二次风喷口的烧损变形，从而使一次风粉的浓淡比例出现了失调，偏转了喷口出来的风粉气流，导致了护膛中心火焰的扩大，对四周水冷壁加大了冲刷力度。

（2）A/B制粉系统浓淡比例为8:2，出现严重比例失调，由于此区域比例的失调，从而使未燃尽的煤粉上升火焰拉长，护膛火焰中心上移，导致了受热面高温腐蚀和护膛结焦的情况。

3　技术改造方案

对于锅炉水冷壁高温腐蚀和护膛结焦的实际情况，对其进行深入分析并提出了一系列的改造措施和方案。

（1）对标高31.000-40.728m范围内的卫燃带进行去除，把销钉高度控制在10mm以下，卫燃带面积去除为155m²,加大了护膛有效辐射吸热面积，使燃烧器区域烟气温度水平得到降低。

（2）为了防止因为贴壁风速高引起的炉膛结焦现象，必须进行制粉系统冷态一次风调平试验及动力试验。从而可以减少气流的不平衡，降低了结焦的可能性。

（3）调整风粉配比的比例，由原来的8:2调整为6:4，这样就减少了浓相喷燃器区域的煤粉量，从而使底部燃烧区域的火焰温度得到降低。

（4）从锅炉改造面的腐蚀情况和运行工况参数上分析，针对锅炉水冷壁受热工作面在高温环境下受盐、酸、碱的磨粒磨损和严重腐蚀的实际情况，采用超音速电弧喷涂技术,不但有效强化喷涂材料，延长了设备的使用年限，还大大降低了维护成本。

目前我国掌握的超音速电弧喷涂技术已经日益成熟，在工程施工过程中，超音速电弧喷涂有四道工序：机械除渣、喷砂使表面粗化、喷涂以及图层封闭。

4　技术改造后性能评估探析

在机组启动后进行对机组参数的对比，为了达到预期的效果就必须对技术改造后性能进行评估和探析。

（1）改造后增大了锅炉飞灰含碳量,过热器、再热器减温水量,通过锅炉热态燃烧调整和运行调整,各项参数指标得到了控制。

（2）改造锅炉炉膛未出现结焦现象，在实际运行中，炉膛正常燃烧，负荷段没有出现检查前的结焦现象，捞渣机没有出现大颗粒焦块。

（3）改造后炉膛的火焰温度分布均匀，负荷在660MW时左右主燃烧器域底火温度变化不大，上部炉膛温度平均降低了50-100℃（见表1），橘黄色的炉膛火焰，无刺眼感，温度分布均匀，喷燃器着火点距离喷口400-600㎜。

表1　660MW负荷时炉膛测量温度 （ 单位℃）

5　结束语

目前根据对锅炉的高温腐蚀以及结焦情况的分析，在停炉机会的情况下，进行多卫燃带的改造，以及对制粉系统浓淡分离器浓淡比例的调整，进行制粉系统冷态一次风调平试验及动力试验，进而优化和改进低氮燃烧的调整方案，以及在施工过程中采用超音速电弧喷涂技术。在对锅炉进行改造后，锅炉炉膛温度分布均匀，炉膛未出现结焦现象等，进而从根本上保障了锅炉高效的使用效率。

参考文献：

[1]王春昌.切圆锅炉水冷壁高温腐蚀和结渣的区域与部位研究[J].热力发电,2007.

[2]陈冬林,郭晓忠,唐基林等.基于表面温度计算与控制的未燃带设计方法及应用[J].燃烧科学与技术,2007.

[3]王春昌.锅炉卫燃带新型布置方式[J].中国电力,2008.

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.039