大型锅炉高温腐蚀

1、个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途大型锅炉水冷壁高温腐化研告上海炉厂有限企业二二年三月十五日目1序言22生高温腐的机理和条件23高温腐生在大型煤炉上的主要原由34大型炉水冷壁高温腐的部位及防举措55水平凡分别燃技在防备高温腐方面的用76石洞口厂#3、#4炉改造状况117大型炉炉内水冷壁生高温腐的判据148151序言我国多地方的厂，好多燃用无烟煤、煤、劣烟煤的大型炉投运后，炉内水冷壁都不一样样程度的存在高温腐。种状况，无是在我国上海、哈、方三大炉厂自行制造的炉，是在外国日本三菱、法国斯坦因、英国巴布科克、加拿大巴威等企业制造的炉，其燃器高温地区，水冷壁都有高温腐象生，并且遍布各种炉型。

2、以水循方式分，有自然循、控制循和直流炉；以燃方式分，有四角切、前后冲和W型火焰燃器等多典型。通研，我水冷壁管壁腐速度一般0.81.5mm/104h，腐0/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途后的管壁减薄相貌好多，一般是分层减薄，而管壁向火侧减薄较快。b5E2RGbCAP2产生高温腐化的机理和条件在燃煤锅炉中，高温腐化分三各样类：硫酸盐型、氯化物型和硫化物型。硫酸盐型腐化主要发生高温受热面上；氯化物型腐化主要发生在大型锅炉焚烧器高温地区的水冷壁管上；硫化物型腐化主要发生在大型锅炉水冷壁管上。水冷壁的高温腐化平常是由这三各样类腐化复合作用的结果。p1EanqFDPw硫酸盐型高温腐化的形

3、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获外，有一部分与烟气中的SO3发生反响，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响，而开释出来的钾，与SO3化合，生成K2SO4。而碱金属硫酸Na2SO4、K2SO4）有粘性，且露点低。当碱金属硫酸盐积聚到受热面的管壁后会再汲取SO3，并与Fe2O3、Al2O3作用生成焦硫酸盐NaK）2S2O7。这样一来，受热面上熔融的硫酸盐M2SO4）汲取SO3并在Fe2O3、Al2O3作用下，生成复合硫酸盐NaK）FeAl）SO4，跟着复合硫酸盐的积聚，其熔点降低，表面温高升升。当表面温高升升到熔点，管

4、壁表面的Fe2O3氧化保护膜被复合硫酸盐损坏，使管壁连续腐蚀。其余，附着层中的焦硫酸盐NaK）2S2O7。因为熔点低，更简单与Fe2O3发生反响，生成NaK）3FeSO4）3，即形成反响速度更快的熔盐型腐化。DXDiTa9E3d1/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途氯化物型腐化的形成：在炉内高温下，原煤中的NaCl中的易与H2O、SO2、SO3反响，生成硫酸盐Na2SO4）和HCl气体。同时凝固在水冷壁上的NaCl也会和硫酸盐发生反响，生成HCl气体，因此，积聚层中的HCl浓度要比烟气中的大得多，以致受热面管壁表面的Fe2O3氧化保护膜损坏。有研究表示，这类状况在CO和H2浓度超

5、出必定范围的强复原性氛围中则更加激烈。RTCrpUDGiT综上所述，燃煤中的S、Cl、K、Na等物质的存在是发生高温腐化的内在本源。而燃用低质煤所需要的气流扰动和较高的焚烧温度，使煤粉火焰简单刷墙以及水冷壁周边可能出现复原性氛围，为产生水冷壁高温腐化供给了充分条件。好多研究工作，提出了产生高温腐化的条件，概括以下：5PCzVD7HxA（1）燃煤中存在必定含量的S、Cl、K、Na等可产生高温腐化的物质；（2）水冷壁周边出现复原性氛围和腐化性气体；（3）水冷壁腐化地区的壁温在320以上；（4）腐化产物的剥落，使得腐化能不停地浸透内层。3高温腐化主要发生在大型贫煤锅炉上的原由在调研中，我们发现山东省

6、已投运的18台300MW机组中，燃用贫煤10台锅炉，都出现了高温腐化，而燃用烟煤的锅炉则极少发现高温腐化。在湖北省汉川电厂投运的4台贫煤锅炉上，也出现了不一样样程度的高温腐化，此中#1炉曾于2001年8月因高温腐化发生爆管，造成紧迫事故停炉。在重庆珞璜、陕西渭河、河北西北坡等电厂均发生了近似问2/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途题。高温腐化发生在大型贫煤锅炉上的原由，是我们调研的主要任务。总的来说，有以下几点：jLBHrnAILg1）低质煤着火困难，焚烧延缓，水冷壁周边未燃烬的煤粉颗粒增添，在一些地区造成缺氧，因此简单出现复原性氛围和腐化性气体，而使水冷壁腐化。在燃用高灰份低质

7、烟煤或贫煤时，因为制粉系统、磨煤机等限制，煤粉变粗，在切圆的离心力作用下简单刷墙，更简单在炉内水冷壁周边产生复原性氛围和腐化性气体。xHAQX74J0X2）为改良低挥发份煤的着火，平常采纳大切圆，并在一次风喷口部署了各样型式的稳燃装置，这在必定程度上影响了一次风的刚性，造成煤粉火焰刷墙。LDAYtRyKfE3）低质煤的焚烧，常常采纳瘦高型炉膛，焚烧器地区热负荷高，故水冷壁管壁温度高。假如水质不好，简单引起管内结垢，进一步提升了管壁温度。Zzz6ZB2Ltk4）因为环保要求的限制，在燃用低挥发份低质煤或贫煤时，一般采纳中间仓储钢球磨热风送粉系统，为保证焚烧的坚固性和满足低NOx要求，采纳了加装顶

8、部燃烬风OFA）和分级送风的原理，以致炉内中、下部风量减少，造成焚烧器地区热负荷高、水冷壁周边简单产生复原性氛围和腐化性气体。dvzfvkwMI15）在燃用低挥发份、高灰份的低质煤或贫煤时，需要的热风温度较高，当燃煤中的含硫量较高时，展转式空气预热器的漏风、堵灰及低温腐化，简单造成送、引风机难以知足炉内焚烧需要3/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途空气，也促进水冷壁周边形成复原性氛围和腐化性气体。rqyn14ZNXI6）现代电网的峰谷差增大，要求大型锅炉参加调峰，也不利于炉内水冷壁的保护。锅炉在屡次启停和变负荷运转中，水冷壁热胀冷缩，简单造成管壁表面的氧化膜零落，加快了腐化过程。

9、同时，假如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，也会以致高温腐化腐化加剧。EmxvxOtOco4大型锅炉水冷壁高温腐化的部位及预防举措当前，我国配300MW机组的锅炉，从焚烧方式上讲，有直流焚烧器四角切圆焚烧方式、旋流焚烧器水平焚烧方式和拱顶焚烧器W型火焰焚烧方式，关于不一样样焚烧方式的锅炉炉内水冷壁高温腐化的部位是不一样样的。SixE2yXPq5（1）直流焚烧器四角切圆焚烧方式直流四角切圆焚烧方式的焚烧器，是当前我国大型锅炉采纳最多的一种焚烧型式。其特色是炉内火焰形成大旋涡作旋转上涨运动，一次风射流受上游旋转气流挤压，炉内切圆增大。当焚烧器的高宽比加大时，热态切圆增大，煤

10、粉火焰简单冲洗墙壁，以致水冷壁高温腐化。水冷壁的腐化部位大概是：沿一次民风流流向，在炉膛中心线周边及下游的水冷壁壁面。如青岛电厂配300MW机组的锅炉。这各种类的锅炉在设计上应考虑的举措：炉内切圆直径取小值，防备煤粉火焰冲洗墙壁；加强一次风的刚性，在一次风喷口、双侧特别是背火侧增添周界风或侧二次风，以刚性较强的二次风支撑一次民风流，并在炉壁周边形成氧化性氛围；4/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途在重视着火、稳燃的同时，注意截面热负荷的采纳，以防备炉膛结渣和积灰，而加快高温腐化的过程。为此，应适合加大炉膛的截面积，加大喷燃器的高宽比，以便焚烧器地区的温度较为缓和。6ewMyirQ

11、FL（2）旋流焚烧器水平焚烧方式旋流水平焚烧方式的焚烧器平常是前墙或前后墙部署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。其特色是在凑近双侧的旋流焚烧器出口煤粉易倾向双侧墙，并跟着旋流强度的增添，偏转越严重，进而双侧墙周边易形成复原性氛围和腐化性气体。水冷壁的腐化部位一般在双侧墙。如西北坡电厂配300MW机组的锅炉。这各种类的锅炉在设计上应试虑的举措：佛斯特惠勒企业是在焚烧器下部凑近双侧墙的地点设置壁面风，以改良双侧墙周边的烟气氛围，使之呈氧化性。kavU42VRUs（3）拱顶焚烧器W型火焰焚烧方式型火焰焚烧方式的焚烧器，无论其拱顶的部署与构造，因为其煤粉气流在二次风的引射下基本

12、上与前后墙平行向下贱动，此后转折向上，形成W型火焰，一般来说，煤粉不会冲洗墙壁。可是假如一次风喷口地点不对，或许在一次风动量和射流扩展角偏大的状况下，煤粉也会冲洗前后墙的上部地区，造成高温腐化，特别是卫燃带零落的部位。水冷壁的腐化部位一般在前后墙的上部地区。如珞璜电厂配360MW机组的锅炉。这各种类的锅炉在设计上应试虑的举措：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适合，以便煤粉气5/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途流有必定的引射长度，而又不至于在前后墙周边形成复原性氛围和腐化性气体。y6v3ALoS895水平浓淡分别焚烧技术在防备高温腐化方面的应用

13、直流四角切圆焚烧器，是我国300MW等级锅炉采纳最多的一种焚烧方式。为防备高温腐化发生，在这类类式的锅炉上采纳水平浓淡分别技术，从理论上看是可行的，也是当前实行好多一种方案，但实质奏效如何是我们调研的要点。汉川电厂和青岛电厂是上海锅炉厂早期引进美国焚烧工程企业的技术，设计制造的贫煤锅炉，在投运早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。哈尔滨工业大学采纳水平浓淡分别焚烧技术，对2个电厂6台锅炉，进行了焚烧器改造。下边介绍这一技术在两个厂的应用状况。M2ub6vSTnP（1）青岛电厂#2炉配青岛发电厂300MW机组锅炉设计采纳了美国焚烧工程企业的技术。锅炉为

14、亚临界压力控制循环炉，燃料为晋中贫煤，采纳钢球磨，中间仓储制，热风送粉。锅炉采纳单炉膛、型、露天部署，全悬吊钢构造。炉膛断面尺寸深宽为11760mm11970mm。锅炉焚烧系统采纳四角切圆焚烧，摇动式煤粉喷嘴。高度方向分四层部署，另部署二层三次风乏气喷嘴在煤粉喷嘴上方，固定向下10部署。0YujCfmUCw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焚烧器地区及气流下游地区水冷壁高温腐化严重，此中#1炉在1997年的第一次大修中发现：前后墙和双侧墙的焚烧器地区都有减薄。6/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途在调研中，我们统计过1996年至2000年

15、时期电厂入炉煤的煤质资料，电厂用煤中含硫量均匀高达2.4%，与设计煤种的含硫量：Sar=0.72%相差较大。腐化地点见图1。eUts8ZQVRd改造前青岛电厂的焚烧设施是采纳四角切圆焚烧方式。焚烧器部署在炉膛四角上。为了有助于低挥发份煤的着火和坚固焚烧，该炉采纳了CE企业开发的WR型焚烧器。为了降低NOX的排放量，除采纳分级混淆外，还在焚烧器顶部部署了顶部二次风。为了减少锅炉水平烟道左右边的烟气误差，将焚烧器上部的四层喷嘴此中二层为二次风，另二层为三次风）与下部的一、二次民风流旋转方向作相反部署。为解决锅炉存在的水冷壁高温腐化问题，该厂采纳哈尔滨工业大学“摇动式水平浓淡风煤粉焚烧器”技术，对#

16、1、#2号炉进行了煤粉焚烧器的改造。既：把16WR型煤粉焚烧器所有改成水平浓淡风煤粉焚烧器。并依据其实验室研究结果，对该焚烧器采纳了浓缩比为4：1的百页窗煤粉浓缩器构造浓缩比：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，经过调理原一次风的周界风风门现称为侧二次风）挡板开度以调理侧二次风流量，以达到对焚烧地区两相流场的调理。sQsAEJkW5T为了认识改造奏效，该厂组织了哈尔滨工业大学、山东省电科院等单位在#2炉进步行了现场实验。内容包含侧二次风与一次风、二次风的动量配比特色实验和水冷壁壁面氧量丈量。GMsIasNXkA实验结果：#2号炉改造后，在负

17、荷300MW，省煤器出口氧量5.6%的工况下：入炉煤的一些主要参数为，Vdaf=10.95%，Aad=27%，7/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途Q=24525KJ/kg，R90=10.34%，焚烧器地区水冷壁壁面均匀氧量为1.53.6%。#1炉改造前，在负荷300MW，省煤器出口氧量6.0%的工况下：入炉煤的一些主要参数为，Vdaf=12%，Aad=20%，Q=26517KJ/kg，R90=9.49%，#1号炉焚烧器地区水冷壁壁面均匀氧量0.83.0%。其余，经过调理侧二次风风门开度来较好的控制一次风射流的偏转，在必定程度上改变了炉内强风环直径的大小及贴壁风速的大小。TIrR

18、GchYzg但该厂于1998年在#2炉的水冷壁的腐化地区实行了喷涂技术，高温腐化才有所好转面。对此，电厂是这样解说的：因为使用的煤质较差，影响锅炉的正常运转，并且含硫量也大大超出了设计值，使水冷壁仍旧有不一样样程度的高温腐化。7EqZcWLZNX（2）汉川电厂#1炉配汉川电厂300MW机组锅炉设计采纳了美国焚烧工程企业的技术。锅炉为亚临界压力控制循环炉，燃料为晋东南潞安贫煤，采纳钢球磨，中间仓储制，热风送粉。锅炉采纳单炉膛、型、露天部署，全悬吊结构。炉膛断面尺寸深宽为11760mm11970mm。锅炉焚烧系统采纳四角切圆焚烧，摇动式煤粉喷嘴。高度方向分四层部署，另部署二层三次风乏气喷嘴在煤粉喷

19、嘴上方，固定向下10部署。lzq7IGf02E为了提升锅炉低负荷稳燃能力，电厂于2000年10月对焚烧器进行了改造。2001年8月后墙水冷壁发生爆管，造成事故停炉。停炉检查发现四周墙的水冷壁管均有不一样样程度的减薄，而详细爆管地点：在标高18m处，后墙2#角第48根水冷壁管。在调研中，我们统计过2001年18/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途月至8月电厂入炉煤的煤质资料，电厂用煤中含硫量均匀为0.44%，最高仅为1.18%，与设计煤种的含硫量：Sar=0.35%相差不大。腐化地点见2。zvpgeqJ1hk改造前汉川电厂的焚烧设施是采纳四角切圆焚烧方式。焚烧器部署在炉膛四角上，采

20、纳CE企业开发的WR型焚烧器，在焚烧器中利用焚烧器中的隔板将煤粉分红上下浓淡不一样样的两股气流，并在焚烧器出口安装了一“V”型钝体，便于形成一个坚固的回流区，有助于低挥发份煤的着火和坚固焚烧。为了降低NOX的排放量，除采纳分级混淆外，在焚烧器顶部部署了顶部二次风。为了减少锅炉水平烟道左右边的烟气误差，将焚烧器上部的四层喷嘴25%，风量偏小等状况下，实验后的修正效率为90%，低于保证值0.5个百分点。因为现场条件的知足不了实验要求，用户和实验负责单位未对效率低于保证值提出异议。而2001年4月的效率实验测得效率为91.7%，高于保证值。mZkklkzaaP3）NOx排放状况。对省煤器出口处的排烟

21、取样分析，NOx修正到O2=6%后为576mg/Nm3，优于国家标准650mg/Nm3）。AVktR43bpw改造后的#3、#4炉水冷壁焚烧器上部地区，高温腐化严重。#4炉自98年10月正式投运至2000年10月，两年间，该地区水冷壁管壁的减薄量为0.7mm，腐化地区在D层至H层煤粉喷口向火面角隅，4面墙均有面积大概为3m7m的地区。在300MW负荷时，经过测定高温腐化严重的地方烟气中的O2仅为1%左右，而在240MW以下，烟气中的O2为5%。ORjBnOwcEd尽人皆知，解决低质煤的坚固焚烧与防备高温腐化的发生，在好多技术的应用上是矛盾的，国内外并没有成熟经验，而斯坦缪勒的石洞口#4炉改造方

22、案中，在防备高温腐化的发生，已采纳了好多好的举措，与国内的经典理论和经验是一致的。2MiJTy0dTT12/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途（1）热负荷的采纳。汉川、青岛电厂1025t/h锅炉的容积热负荷为130133KW/m3，截面热负荷为5.69MW/m2，而石洞口1025t/h锅炉容积热负荷为130KW/m3，截面热负荷为5.31MW/m2。其余电厂数据见表1。比较得悉，改造后的石洞口1025t/h锅炉热负荷的采纳是适合的，兼备了焚烧坚固和防备高温腐化双方面的要求。gIiSpiue7A2）大切角的应用。一般地说，一次风的偏转、刷墙，是形成和加快炉内高温腐化的重要条件，而一

23、次风双侧补气条件的差别，是造成一次风偏转的重要原由。为了改良补气条件，四角切圆焚烧方式，此刻大多采纳了切角部署。改造后的石洞口1025t/h锅炉炉膛切角为45，切角边长为2000。uEh0U1Yfmh3）一次风的间隔部署。国内好多电厂燃用低质煤锅炉的焚烧器，采纳一次风相对集中部署，这类方式简单造成炉内局部缺氧焚烧和局部热负荷高，是产生炉内高温腐化的重要条件。而改造后的石洞口1025t/h锅炉，采纳一次风的间隔部署，并且一次风喷口共有6层24只，而汉川、青岛电厂一次风喷口是4层16只部署，在很大程度上，减缓焚烧器地区的热负荷梯度，减弱了高温腐化的趋向。IAg9qLsgBX4）偏置风喷口的设置。很

24、明显，偏置风喷口的设置，有益于防备双侧墙缺氧，防备焚烧器周边结焦，降低NOX产生等作用，并13/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途且在偏置风喷口前，有两个手动导流板，可供调试人员调整用，以期改变炉内水冷壁周边烟气氛围。WwghWvVhPE5）风煤比的控制。国内燃用低质煤电厂的制粉系统，一般采纳的中间仓储式，钢球磨热风送粉系统，大部分各层一次风管或同层一次风管间的风煤比误差很大，运转人员很难调整。这一误差简单造成局部缺氧、一次风冲洗墙壁等问题，而造成壁面高温腐化。而改造后的石洞口1025t/h锅炉焚烧系统，在风量的丈量与控制、煤粉浓度的丈量与控制，以及风煤比的般配等方面，有好多调整

25、和保护手段，能有效地防备风煤比偏离设计值。asfpsfpi4k7大型锅炉炉内水冷壁发生高温腐化的判据关于水循环方式和焚烧方式相同大型锅炉，水冷壁发生高温腐化的部位是相像的，正如前面所说的相同。可是当前还没法从理论上获得突破，在锅炉的设计阶段估计并确立未来运转中发生高温腐化的详细位置，原由是多方面的。煤质的变化、电网负荷的调动、运转人员的习惯，以及辅机运转状况的影响，都可能使之发生变化。ooeyYZTjj1要确立大型锅炉炉内水冷壁能否发生高温腐化，只有经过现场实验，针对详细煤质和运转工况而定。依据在各个电厂的调研状况，我们认为，大型锅炉炉内水冷壁能否会发生高温腐化的判据是：BkeGuInkxI（1）燃煤中的Sar0.7%；（2）水冷壁周边O22%；（3）腐化地区的水冷壁管壁温度320。14/17个人采集整理资料，仅供沟通学习，勿作商业用途8结论我们的调研对象，波及国内十几个电厂，几十台不一样样种类锅炉，在对采集到的资料，进行了仔细的研究后，我们以为：PgdO0sRlMo1）大型锅炉炉内