切圆燃烧锅炉运行调整对水冷壁贴壁气氛的影响

为了解运行调整对切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的影响,采用现场试验的方法对1台350MW超临界锅炉的水冷壁贴壁气氛分布特性进行了研究,得到机组负荷、燃烧器摆角、风箱与炉膛差压、运行O2体积分数等参数对水冷壁贴壁气氛的影响规律。结果表明:CFS(燃烧系统辅助风预置水平偏角)的设计实际运行效果较好,主燃烧器区域水冷壁贴壁还原性气氛较弱;还原区、燃尽区贴壁还性气氛强烈,H2S体积分数较高,水冷壁容易发生高温腐蚀;降低机组负荷、下摆燃烧器摆角、减小风箱与炉膛差压以及提高运行O2体积分数等运行调整可减弱水冷壁贴壁还原性气氛;提高运行O2体积分数对改善贴壁还原性气氛区域的分布效果不大;应综合考虑锅炉运行经济性、安全性、 NOX排放等因素合理调整锅炉运行。     

600MW机组锅炉水冷壁区域还原性气氛影响因素分析

针对某电厂600MW机组锅炉水冷壁区域存在严重高温腐蚀的问题,通过试验研究了配风方式、运行氧量等因素对水冷壁区域还原性气氛的影响。结果表明:600 MW负荷常规运行方式下,锅炉水冷壁区域还原性气体体积分数较高,CO体积分数为10 000~30 000μL/L,H_2S体积分数为80~130μL/L;与高负荷工况相比,中低负荷工况下,锅炉水冷壁近壁处的还原性气体体积分数下降明显;随着燃尽风风门挡板开度的减小,锅炉水冷壁近壁处烟气中CO体积分数明显降低;随着运行氧量的提高,锅炉水冷壁近壁处的还原性气体体积分数均有不同程度的降低,但下降幅度较小;相对于其他磨煤机运行方式,停中间磨煤机运行工况下,锅炉水冷壁区域还原性气体体积分数整体较低;煤中硫分的升高会使炉膛水冷壁区域H_2S体积分数明显上升,建议尽量燃用低硫分煤种。     

采用反切风改善水冷壁近壁气氛的试验研究

针对大型电站锅炉的水冷壁高温腐蚀问题,以某电厂为例,通过炉内冷态空气动力场试验对五层一次风燃烧器中心标高处的炉膛断面空气运动情况进行测试,以及在不同负荷及工况条件下,对水冷壁贴壁CO气氛进行了抽样测试,结果表明采用反切风改善水冷壁近壁气氛防止煤粉气流贴壁,可以有效地改善近壁还原性气氛,减少高温腐蚀。     

燃用高硫煤四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀治理

针对某330 MW机组燃用高硫煤四角切圆锅炉水冷壁出现的高温腐蚀问题,采用自主研制的一种防腐耐磨涂层材料对水冷壁管进行了超音速电弧热喷涂,并对水冷壁贴壁烟气中O2、CO及H2S体积分数进行了测试,分析了运行氧体积分数、二次风配风方式(含燃烧器周界风)、一次风量、三次风量、煤粉细度等因素对水冷壁高温腐蚀的影响,通过优化锅炉运行方式,高负荷下水冷壁贴壁还原性气氛大幅下降,尤其H2S体积分数由之前的0.030%～0.045%降至0.030%以下,局部降幅高达50%以上。通过上述综合治理措施,该炉在2016年12月大修结束后运行至今,未发生燃烧器区域的水冷壁管及涂层的更换,根据理论计算涂层可服役时间约为3.41年,可保证向火侧管壁在1个大修周期不会因腐蚀导致失效。     

配风方式及贴壁风对锅炉贴壁气氛影响规律研究

以一台发生水冷壁高温腐蚀的300 MW电站燃煤对冲锅炉为对象,在贴壁风系统投用前后分别进行了燃烧器均等配风及碗型配风对比试验,获得了燃烧器配风方式对锅炉侧墙贴壁还原性气氛的影响规律。同时,通过贴壁风投用前后多个典型磨煤机组合工况下的测试,对比分析了贴壁风对侧墙贴壁气氛中O_2及CO浓度水平、分布情况及对流受热面金属壁温的影响规律。相关研究可为燃煤对冲锅炉高温腐蚀问题的防治提供有益的借鉴。     

大型电站燃煤对冲锅炉水冷壁贴壁气氛分布规律研究

以一台发生水冷壁高温腐蚀的300 MW电站燃煤对冲锅炉为对象,通过不同工况下的水冷壁贴壁气氛测试,系统研究了侧墙水冷壁贴壁气氛在炉膛高度方向、深度方向及不同磨组下的分布规律,并分析了原因。在此基础上,进一步对贴壁处CO及O_2浓度进行了统计分析,发现了CO浓度稳定降低的O_2浓度临界值,提出了判断高温腐蚀倾向性的贴壁气氛控制指标。相关研究有助于加深对水冷壁高温腐蚀规律的认识,并可对锅炉运行和燃烧调整提供有益的指导。     

600 MW超临界锅炉防止高温腐蚀技术改造和运行调整

某发电公司600 MW超临界锅炉燃烧器区域两侧墙水冷壁管向火侧存在大面积高温腐蚀现象,为了消除水冷壁运行的安全隐患,对锅炉燃烧系统进行改造,对水冷壁侧墙影响较大的两侧主燃烧器进行优化设计,同时前后墙各加装3层贴壁风,降低了水冷壁侧墙还原性气体浓度.通过调整炉内横纵向空气的分布,使贴壁风改造后产生的高温受热面管壁超温、尾部烟道CO浓度升高和NOx排放浓度分布不均等负面影响得到有效控制.改造后锅炉总体性能良好,引起锅炉水冷壁大面积高温腐蚀的因素得到控制,水冷壁侧墙壁面CO体积分数平均为0.02％,H2S体积分数平均在60× 10-6以下;改造前后锅炉效率和NOx排放浓度基本持平.     

贴壁风量与配风方式对水冷壁高温腐蚀的影响

为有效解决锅炉受热面高温腐蚀问题,提高机组运行可靠性,提出利用数值模拟方法,对某300 MW切圆燃烧锅炉开展贴壁风量与贴壁风配风方式对水冷壁高温腐蚀影响的研究。首先考察不同贴壁风运行方式下水冷壁高温腐蚀的状况,对炉膛内距离后墙0.1 m处的截面的相关参数进行分析比较并得出,受炉膛内流场特征影响,较高含量的CO主要集中在主燃区右下侧附近;继而对贴壁风率在8.4%时,试验并分析出主燃烧区近壁面平均CO含量最低,且水冷壁附近高煤粉颗粒含量区域的面积最小,煤粉颗粒冲刷水冷壁的强度相对较弱,能明显减弱高温腐蚀;同时进一步分析不同工况实验数据可知,提高向火侧贴壁风量,可以降低高温腐蚀风险;最后进行实际贴壁风改造后并根据模拟方案进行优化运行,运行结果表明:上层燃烧器层水冷壁近壁面CO含量较改造前大幅度下降,且壁面结渣和腐蚀情况得到缓解。     

超超临界1000MW机组双切圆锅炉水冷壁近壁区气氛分布特性

以某电厂超超临界1000 MW机组双切圆锅炉为研究对象,采用现场试验的方法测量了不同运行工况下锅炉水冷壁近壁区烟气成分(O_2、CO和H_2S),分析了二次风配风方式、分离燃尽风(SOFA)风量、周界风风量、同层燃烧器二次风风量分配方式等因素对水冷壁近壁区O_2、CO和H_2S体积分数的影响。结果表明:受炉内流场影响,主燃区和还原区热角区(2、3、5、8号角)还原性气氛比较强;通过调整二次风配风方式和SOFA风量,适当提高主燃区和还原区的风量,可以减弱炉膛四周水冷壁近壁区还原性气氛,缓解水冷壁高温腐蚀;通过调整同层燃烧器各角二次风风量和周界风风量,适当提高1、4、6、7号冷角燃烧器射流刚性,可减弱热角水冷壁近壁区还原性气氛。     

基于TDLAS的煤粉锅炉水冷壁近壁面CO/H2S同步在线监测

煤粉锅炉低氮燃烧工况下还原性气氛H2S和CO体积分数上升导致水冷壁高温腐蚀严重,实时在线监测水冷壁近壁面CO/H2S体积分数并基于测得的数据建立高温腐蚀预警模型具有重要意义。采用可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术测量锅炉水冷壁近壁面CO/H2S体积分数,首先利用赫里奥特多次反射池提高测量精度并降低检测限,然后开展CO/H2S体积分数动态测量验证实验。结果表明,CO、H2S分别在0~2 000 μL/L和0~ 20 μL/L范围内,测量值与配比值一致且具有较高的精度。最后结合恒流稀释烟气高保真预处理技术将研制的CO/H2S监测装置应用于大型火电机组煤粉锅炉现场,采用轮测方式实现了锅炉炉膛“还原区”和“燃尽区”CO/H2S同步在线监测;同时基于监测数据反馈对锅炉燃烧进行调整,在确保烟气超低排放基础上减缓水冷壁高温腐蚀速率,实现火电机组高效、环保、安全和智能化运行。     

旋流燃烧煤粉锅炉主要烟气组分及分布规律试验

为了研究对冲锅炉中影响H2S生成的因素,在不同负荷、不同氧量设定值下对侧墙近壁面的烟气组分及温度进行了测量。试验结果表明:水冷壁对靠近侧墙的燃烧器有冷却作用,对其他燃烧器影响不大;还原性气氛是H_2S存在的必要条件,炉膛的空气分级燃烧会造成燃烧器区域的还原性气氛;当侧墙附近O_2和NO体积分数都很低时,煤粉中的硫容易生成H_2S,不容易生成SO_2,随着气流冲刷壁面,造成水冷壁的高温腐蚀;在满负荷和氧量设定值较高时锅炉侧墙的H_2S比较少,而当氧量设定值较低时侧墙附近的H_2S会急剧增加。     

高硫煤四角切圆锅炉贴壁风倾角对水冷壁高温腐蚀影响研究

针对高硫煤700 MW机组四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造后易出现水冷壁高温腐蚀问题,提出了低氮燃烧改造协同贴壁风技术的联合解决方案:1）增加3层/12只贴壁风量,以提高还原性区域近壁O2体积分数,降低CO和H2S体积分数,减少冲刷水冷壁面的腐蚀介质量;2）采用数值模拟方法优化贴壁风角度,当贴壁风倾角为60°时,近水冷壁面H2S体积分数最低,即还原性区域、主燃区域和冷灰斗区域的近水冷壁面处H2S体积分数分别为4.04×10–5、8×10–5和26×10–5,水冷壁面温度降低,可有效预防水冷管壁超温,减少水冷壁面高温腐蚀。数值模拟结果与试验结果均表明,贴壁风倾角为60°时能有效解决高硫煤锅炉低氮燃烧改造出现的水冷壁高温腐蚀问题。     

对冲燃烧锅炉防高温腐蚀改造数值研究

针对某660 MW前后墙对冲燃烧锅炉侧墙出现的严重高温腐蚀现象,通过对侧墙近壁烟气成分进行分析,认为侧墙附近强还原性气氛和煤粉刷墙是导致侧墙高温腐蚀的主要原因。提出在前后墙布置贴壁风方案,采用数值模拟的方法,研究贴壁风对侧墙贴壁流场、组分浓度和炉内燃烧过程的影响。模拟结果表明:贴壁风覆盖在侧墙表面形成气膜,减轻了煤粉对侧墙的冲刷;添加贴壁风后,中层燃烧器至上层燃尽风侧墙大部分区域内O2体积分数维持在2%以上, CO体积分数控制在3%以内,还原性气氛得到有效改善;贴壁风的加入对炉膛中间区域燃烧过程影响较小,但在一定程度上降低了侧墙烟气温度,进一步抑制了高温腐蚀的产生。     

掺烧高硫煤对某600MW机组锅炉的影响及运行优化

电站锅炉掺烧高硫煤会给锅炉运行带来不利影响。本文通过数值模拟研究了掺烧高硫煤前后炉内贴壁腐蚀性气氛、煤粉燃尽率、污染物排放等参数的变化,并对掺烧高硫煤后烟气酸露点的变化进行了计算。结果表明:掺烧高硫煤后,炉内贴壁H_2S体积分数明显上升,高温腐蚀风险加大,同时煤粉燃尽率降低,烟气酸露点提高;在下层燃烧器层掺烧高硫煤,高金属壁温区域高H_2S体积分数区域面积占比较小,约为35%,较常规运行工况炉膛出口CO体积分数上升约0.35%,固体可燃物质量浓度上升约0.4 g/m~3,其效果较中、上层燃烧器层掺烧更具优势。     

采用烟花示踪法控制水冷壁高温腐蚀试验

为了直观判断某超超临界1 000 MW机组双切圆墙式燃烧锅炉局部高温腐蚀形成的原因,采用烟花示踪的方法对各层燃烧器一次风和最上层分离式燃尽风进行了炉内流场测试。结果表明:烟花示踪法可以直观分析燃烧、配风等过程实际存在的问题,对于改善炉内贴壁区域的高还原性气氛具有指导作用;炉内各层燃烧器旋流强度总体沿炉膛高度上升而增强,上层燃烧器的煤粉更容易冲刷到水冷壁,应适当降低上层燃烧器的一次风速;由于某些燃烧器一、二次风的不均匀性,导致对应水冷壁局部区域还原性气氛过于浓烈,需要通过运行调整进一步优化。     

660 MW超临界对冲火焰锅炉水冷壁高温腐蚀原因探究

为了探究超临界对冲火焰锅炉高温腐蚀经常发生的原因及腐蚀机理,以某660 MW超临界对冲火焰锅炉为研究对象,通过燃煤特性分析、水冷壁的厚度测量、炉内水冷壁周围气氛条件测试,以及对腐蚀产物的SEM分析、EDS分析、XRD分析来研究引起水冷壁高温腐蚀的原因。研究结果表明：超临界对冲火焰锅炉水冷壁高温腐蚀主要发生在水冷壁两侧墙的各层燃烧器等高处的高温负荷区;炉内的高温腐蚀是不均匀的,主要是由煤燃烧产生的硫化物及燃烧所需氧与水冷壁高温氧化及高温硫化的作用造成;炉膛下部形成的还原性气氛条件,使H₂S浓度升高,该区域高温腐蚀更加严重。     

菏泽发电厂420 t/h煤粉锅炉水冷壁高温硫腐蚀分析及防治对策

菏泽电厂 420煤粉锅炉水冷壁发生的高温腐蚀t/h ,为硫酸盐、硫化铁、硫化氢 3种腐蚀并存,属于高温硫腐蚀类型。分析其原因,主要是入炉煤的含硫量太高,K、Na等致腐物质含量较高;双通道燃烧器的空气动力工况不良,在水冷壁附近存在较高的硫化氢等腐蚀气体等。采取了控制入炉煤质量,改善配风,合理组织燃烧,在水冷壁腐蚀区域喷涂铝基防腐层,在水冷壁上预留缝隙喷口,改善贴壁气氛等措施。     

锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及解决措施

某电厂锅炉两侧墙燃烧器区域水冷壁发生较严重的高温腐蚀。经化验分析,腐蚀产物主要成分为铁氧化物、铁硫化物,属典型的硫化物腐蚀。通过分析现场运行情况,并结合数值模拟,发现出现高温腐蚀的主要原因为:低氮燃烧方式下,主燃烧区过量空气系数较低,主燃区呈现较强的还原性气氛,在该气氛下,燃料中的硫容易与水冷壁管发生反应,使水冷壁被腐蚀。通过在侧墙增加特定的贴壁风喷口,还原性气氛可以得到有效缓解。     

350 MW机组锅炉防止高温腐蚀燃烧优化调整试验

目前受热面发生高温腐蚀已成为影响锅炉安全运行的主要危害因素。针对某电厂超临界 350 MW机组四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀问题,在典型工况下对水冷壁氛围进行了测试,并依据测试结果得出水冷壁高温腐蚀主要发生在燃尽风层以下,腐蚀区域沿单侧炉墙中心线呈非均匀性分布,且炉墙中心线右侧H2S体积分数明显高于左侧。通过采用控制运行氧量、周界风量及提高磨煤机出口风温等调整方法,将各贴壁测点H2S体积分数平均值由调整前的0.022 6%降到0.010 3%,H2S体积分数超过0.02%的测点数量由调整前的17个降至2个,H2S体积分数最高值由调整前0.046 8%降到0.022 4%。该研究结果可为同类型锅炉通过运行优化方式降低水冷壁高温腐蚀风险提供新思路。     

某330MW四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及调整研究

针对某330MW亚临界四角切圆燃烧方式煤粉锅炉水冷壁发生严重高温腐蚀的问题,分别通过对设备结构、冷态动力场测试结果、水冷壁焦渣样及腐蚀物分析、炉膛还原性气氛测试等因素进行分析,获得了造成锅炉水冷壁高温腐蚀的原因,并通过对二次风配风方式的调整,探究了水冷壁高温腐蚀与NO_x排放特性的影响关系。结果表明:机组通过低氮燃烧器改造后,主燃区二次风量占比减少,造成上两层燃烧器及燃尽风箱下部区域发生严重的高温腐蚀,同时管壁减薄区域与热态还原性气氛测试结果,以及水冷壁渣样成分测量结果相吻合。成分分析表明,该区域主要发生硫化物型腐蚀。切圆当量直径偏大,且上下浓淡燃烧器存在严重刷墙问题,也加剧了高温腐蚀问题。燃煤热值低,含硫量高是造成高温腐蚀的主要原因之一,燃用高挥发分烟煤,并不能解决高温腐蚀的问题。通过调整二次风配比,可以降低H_2S含量62%,但炉膛出口NO_x含量增高21%。