论低氮燃烧器改造后延缓锅炉水冷壁高温腐蚀

徐晓帆

（中铝宁夏能源集团马莲台发电厂 宁夏灵武 750411）

1 锅炉燃烧系统改造工作

1.1 采用中心给粉旋流低NOx煤粉燃烧器

马莲台电厂#1、#2锅炉分别于2005年和2006年投产，锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ1018/18.44-1型亚临界自然循环锅炉，中速磨直吹制粉系统，单炉膛，双通道低NOx轴向旋流燃烧器。2012年进行低氮燃烧器改造，将旋流喷燃器更换为国电龙高科研制的低氮燃烧器。也就是俗称的“粉包风”改为“风包粉”，有利于抑制NOx的生成。

1.2 增加燃尽风风量

在前后墙原燃尽风位置分别重新开设5个燃尽风喷口，新开设的燃尽风喷口尺寸大于原燃尽风喷口。改造后的锅炉燃尽风风量占锅炉总风量的25%，。燃尽风喷口以二股气流高速进入炉膛：第一股以较高轴向速度的二次风气流冲出以穿透炉膛气流；第二股二次风气流在外围旋流进入炉膛以使空气与燃烧产物中的未燃颗粒充分混合。

2 锅炉水冷壁管高温腐蚀产生机理

2.1 影响高温腐蚀的主要原因

火焰冲墙和还原性气氛的存在是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因

2.1.1 高温火焰直接冲刷水冷壁

其一，高温辐射热可加速硫酸盐的分解，加快腐蚀速度；其二，火焰中含有未燃尽的煤粉，在水冷壁附近缺氧燃烧，产生还原性气体；其三，未燃尽的煤粉颗粒随烟气冲刷水冷壁管时，磨损将加速水冷壁管上保护膜的破坏，加快金属管壁高温腐蚀的过程。

2.1.2 存在还原性气体

由于着火延迟，未燃尽的煤粉在水冷壁附近进一步燃烧时，发生化学不完全燃烧，形成缺氧区，使炉膛壁面附近处于含有还原性气体(CO、H2)和腐蚀性气体(H2S)的烟气成分之中，没有完全燃烧的游离硫和硫化物与金属管壁发生反应，引起管壁高温腐蚀。

2.1.3 过高的水冷壁管壁温度促进了水冷壁高温腐蚀的发生

研究表明，H2S等腐蚀性介质的腐蚀性在300℃以上逐步增强，即温度每升高50℃，腐蚀程度将增加一倍。

3 研究方向

解决水冷壁高温腐蚀的方法有很多种，本文主要针对充分燃烧降低高温烟气还原性气氛入手，实现最大程度上的抑制烟气中的硫分对水冷壁管材的腐蚀。

3.1 不断调整，寻求合理的煤粉细度。

本台锅炉设计煤粉细度为R90 18%-22%范围。过细的煤粉细度会无谓增加制粉电耗，而过粗的煤粉细度不但会增加制粉系统磨损，也会造成水冷壁冲刷磨损严重，危害较大。需要说明的是，磨煤机分离器挡板稳定值只是相对的，随着磨煤机磨损程度的增加，需要至少一季度进行数次调整，从而获得较为理想的煤粉细度。

3.2 定期测量，确定不同负荷下合理的一次风速。

低氮燃烧器改造后，一二次风速较之以往发生了较大变化，因此需要重新测量并为运行人员提供可靠的调节依据。需要说明的是，一次风速的测量受负荷与煤量影响较大，同时由于负荷波动频繁，都会对测量值产生很大干扰，本表的推荐值是筛选出的常规煤量，既不会出现接近设计煤种的高热值煤，也不会选择劣质煤，具体的现场调节，仍要结合实际情况进行。

3.3 依据灰分熔点化验，确定合理配煤范围。

灰渣软化温度t2对固态除渣煤粉炉的影响结渣的原因很多、很复杂。我厂燃煤煤质来源组成复杂，既有灰渣熔点很低的灵武矿区高热值煤，也有热值很低的工程煤和掺配煤。而我厂锅炉类型要求燃煤灰渣熔点t2一般1250℃以上方才保证不会有较高的结焦风险。

3.4 低氮燃烧器外二次风档板调整实现充分燃烧。

我厂低氮燃烧器改造后，二次风由此前的双调风改为内二次风固定，外二次风可调的燃烧方式。外二次风作用就是为了加强旋流，避免煤粉流过早接触高温烟气，利用还原性气体降低NOx。开大外二次风档板，旋流减弱，有利于煤粉充分燃烧，但不利于NOx抑制，反之不利于煤粉燃烧，但有利于NOx抑制。因此，尽可能的开大燃尽风，有利于抑制NOx的生成。

3.5 结合灰渣含碳量验证锅炉送风量充分程度。

锅炉灰渣含碳量对锅炉效率有着直接影响，因此，及时化验灰渣含碳量并依据结果修正送风量设置，最终制定有针对性的锅炉氧量指导值就显得尤为必要。一般来说，锅炉的灰渣含碳量控制在2%-3%是较为合理的。

3.6 停炉检查检验水冷壁腐蚀程度。

2018年#1、#2炉水冷壁进行了全面检查，整体管壁情况较好，未发现显著增加的腐蚀现象。说明马莲台电厂针对低氮燃烧器改造后延缓水冷壁高温腐蚀的一系列措施切实有效，完全满足现场需求。

结语

通过探究低氮燃烧器改造后延缓锅炉水冷壁高温腐蚀的运行问题，提出相应的策略，加以运用，希望能够成为以后的运行指导手册，成为日常调整的指导依据。