锅炉水冷壁高温腐蚀....

2018-08-13 14:16:22 作者：本网整理来源：鹰眼研究分享至：

1.设备概况

某电厂3号锅炉为武汉股份有限公司生产的WGZ1165/17.5-2型亚临界压力、自然循环、汽包锅炉。燃烧器四角布置、切向燃烧，每台燃烧器配有22个喷口，其中一次风喷口5层（最下层为微油点火燃烧器），17层二次风喷口，SOFA燃烧器每角分为两组，每组设置3层二次风喷口。除布置了周界风外，每角还布置了8层CFS喷口。

锅炉采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，配5套北京电力设备总厂生产的ZGM95G-Ⅱ型中速磨煤机，制粉系统设计为四台运行一台备用，燃用设计煤种时，实际燃料消耗141.09t/h。

2.投产以来水冷壁高温腐蚀换管情况

该电厂3号炉于2015年06月移交生产，2016年06月、09月两次停炉水冷壁共换管221根（最低壁厚3.5 mm,换管壁厚6.0mm）；2017年11月3号炉停炉水冷壁共换管135根（最低壁厚4.7 mm,换管壁厚5.8mm）。上次高温腐蚀区域更换直管管壁减薄速率均小于0.5mm/a。

从数据可看出，3号炉水冷壁换管数量由2016年221根减少至2017年135根同比减少了86根，减少了38.9%。如果考虑本次换管壁厚为5.8mm，上次换管壁厚为6.0mm以及本次有78根水冷壁管为未更换原始管的话，则本次换管数量将大大减少，说明分厂在前期煤质、燃烧调整及制粉系统精细化调整方面管控较好。

3. 高温腐蚀原因分析

3.1原煤硫份较高

从图1、图2可知，2015年06月～2016年06月煤中硫份平均值2.36%，2016年10月～2017年10月煤中硫份平均值1.69%，硫份呈下降趋势，说明分厂燃煤硫份管控有成效，但燃煤硫份仍超过设计值0.98%，约72%。

图1 2015.06～2016.06原煤硫份统计

图2 2016.10～2017.10原煤硫份统计

众所周知，煤种含硫量较高是发生锅炉水冷壁高温腐蚀的重要因素，上锅设计处高工张翔认为，水冷壁外壁高温腐蚀主要判断依据是：a.燃料硫份Sar≥1%，b.煤粉气流冲刷水冷壁管，c.水冷壁管壁温度＞350℃，d.水冷壁附近O2≤2%。

从现场测量来看，水冷壁壁面气氛均处于强还原性气氛中，CO含量均＞0.5%（仪表满量程），需要指出的是CO并不直接参与水冷壁高温腐蚀，而仅是还原性气氛的指示剂。300MW等级亚临界锅炉蒸汽饱和温度可达到350℃，水冷壁管壁外部温度至少在400℃以上；从上述依据来看，该电厂3号炉水冷壁完全具备发生高温腐蚀的条件。

从多个现场实际来看，在保证锅炉正常燃烧状况下，维持水冷壁壁面附近一定氧气，达到破坏还原性气氛，就可有效减缓甚至避免水冷壁发生高温腐蚀。

3.2燃烧器CFS风门开度不合理

机组投产后，燃烧器CFS风门开度和主二次风风门开度，机组投产后一直维持同步开度在30～45%之间，一次风速维持在30 m/s左右，这种配风方式容易导致火焰偏斜，因为四角燃烧器均设计有8个CFS喷口，该喷口设计角度为沿水冷壁方向与主气流正切22?，设计意图为风包粉保护水冷壁；但从实际来看，当该风门开度较大时，容易造成煤粉气流贴壁，这点从冷态空气动力工况测量可以得到验证。也就是说锅炉热态运行时，CFS开度较大起不到应有设计意图，反而可能会导致煤粉气流刷墙，引起炉膛水冷壁结渣及高温腐蚀。上述观点，从2016年停炉检查发现炉膛四壁挂焦严重，尤其是炉右墙挂焦较多，且右墙水冷壁换管207根，即可得到证实。

鉴于3号炉高温腐蚀严重情况，科室会同运管科进行了分析，改变辅助风和CFS风门均等开度为CFS风门不大于25%，辅助风根据负荷为30～45%开度的调整思路，以改善煤粉气流贴壁现象；并专门下发了№：TSYC 2016002派遣单，要求分厂重点进行制粉系统精细化调整，同样是为了起到改善一次风煤粉气流和二次风良好混合、燃烧充分，改善火焰偏斜现象。

该电厂3号炉燃烧调整后，于2017年11月停炉检查发现炉膛结焦情况得到了明显减轻，同时换管数量大大减少也定量验证了前期调整思路的正确性。

3.3燃烧区域局部缺氧燃烧

受各粉管阻力不一和煤粉分配器分离特性影响，即使风量调平也存在粉量不平情况。一般来说，采用良好性能动态分离器的煤粉管道粉量偏差可在10%左右，但采用静态分离器的煤粉管道粉量偏差，最高甚至高达30%以上；而二次风量一般保持同层一致，这样在总风量不变情况下，部分燃烧器出现缺氧燃烧，另一部分燃烧器出现富氧燃烧，这样以来部分水冷壁区域会处于还原性气氛中，在导致结渣的同时也往往伴随着高温腐蚀的出现。2016年06、09月份停炉检查发现右墙水冷壁结渣较多、换管数量较多，也说明粉量偏差大，存在火焰偏斜冲刷水冷壁现象。

从2016年06月冷态空气动力场和2016年08月制粉热态测量数据来看，3号炉部分磨煤机出口一次风管冷态、热态均存在风速不平现象，且一般前墙风速高于后墙。当前墙两角风速高于后墙，往往会导致火焰中心偏向右墙，从而引起水冷壁管高温腐蚀，在2016年07月底08月初利用西安热工院在2号炉做热力试验机会，借用该院设备进行了制粉热态测量并进行四角粉管热态调整，尽管有个别粉管缩孔卡涩，但从2017年11月停炉检查结果来看，该调整对减缓水冷壁高温腐蚀也取得了积极效果。

3.4燃烬风量设计较大

3号炉设计有6层燃烬风，燃烬风率远远超出锅炉低氮燃烧实际需要。BMCR工况燃烬风率3号炉设计值40%，而同类型机组东锅燃烬风率设计值28%，华西能源锅炉燃烬风率设计值24%，可见该电厂锅炉燃烬风率设计值明显偏大，主燃烧区过量空气系数仅为0.65，很容易导致主燃烧区缺风、燃烬风富氧燃烧，直接后果就是加剧了主燃烧区水冷壁还原性气氛；众所周知，该工况恰恰为水冷壁高温腐蚀创造了良好的内部条件，很容易导致水冷壁区域发生大面积高温腐蚀。针对燃烬风设计偏大状况，解决的总体思路为在保证NOx达标排放情况下，尽量少开上三层SOFA风，适当提高辅助风刚性，维持良好的炉膛火焰切圆，减少火焰贴壁概率。

4.减轻高温腐蚀的措施

4.1继续执行“制粉系统精细化调整派遣单”要求内容，做到勤、细调整，并继续加强原煤硫份管控。

4.2 保持合理的辅助风和CFS风配比，CFS风门开度建议不超过30%。

4.3维持一次风速在30m/s以下，适当开大周界风，减轻水冷壁面还原性气氛。

4.4定期校验DCS一次风速值，偏差较大时进行制粉热态调整，尽量保证四角风粉平衡。

4.5机组正常运行中二次风箱/炉膛压差不允许低于0.2KPa，以保证燃烧器良好的空气动力工况。

4.6锅炉运行中高负荷氧量维持应不低于3.0%，适当提高主燃烧区氧量，控制燃烬风率小于设计值。

4.7提高水冷壁管喷涂质量，同时修补发生腐蚀的耐磨涂层。

4.8鉴于现场经常出现一次风缩孔卡涩现象，建议每次大修均对缩孔进行治理，确保灵活好用。

5.结论

SOFA、辅助风和CFS风门开度不合理、燃烧配风不佳以及煤质硫份较高是导致水冷壁高温腐蚀的主要原因，水冷壁喷涂质量差也是导致高温腐蚀的一个重要原因。

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