[发明专利]一种用于电站锅炉水冷壁高温腐蚀的防控系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于电站锅炉水冷壁高温腐蚀的防控系统及方法，包括A层燃烧器、B层燃烧器、C层燃烧器、D层燃烧器、E层燃烧器和F层燃烧器；B层燃烧器、C层燃烧器、D层燃烧器和E层燃烧器布置在炉膛的上部，B层燃烧器、C层燃烧器、D层燃烧器和E层燃烧器均包括新型直流燃烧器和传统旋流燃烧器，新型直流燃烧器布置在靠近左侧墙水冷壁和右侧墙水冷壁的位置，传统旋流燃烧器布置在新型直流燃烧器之间；A层燃烧器和F层燃烧器布置在的炉膛下部，且A层燃烧器和F层燃烧器包括传统旋流燃烧器。本发明结构简单，易于实施，对目前大容量机组无需较大技改，且不影响炉内燃烧稳定性和锅炉效率。

技术领域

本发明涉及一种用于电站锅炉水冷壁高温腐蚀的防控系统及方法。

背景技术

随着锅炉向大容量高参数发展及国内电煤品位不断下降，低氮燃烧技术的大型锅炉普遍出现了水冷壁高温腐蚀问题，前后墙对冲燃烧锅炉侧墙水冷壁的高温腐蚀尤为严重。高温腐蚀会引起水冷壁壁厚减薄、强度降低，不但极易导致突发性爆管，造成紧急停炉抢修，直接影响企业效益；而且造成检修期间大面积更换高温腐蚀严重的水冷壁，耗费材料，延长检修时间，带来巨大经济损失。高温腐蚀是一个相对复杂的物理化学过程，根据高温腐蚀产物的类型及腐蚀爆发的原因，水冷壁高温腐蚀通常划分为硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及由还原性气体引起的高温腐蚀。我国煤质含硫量较高，氯含量极低，研究表明水冷壁高温腐蚀属于硫化物型和硫酸盐型，并以硫化物型为主。水冷壁高温腐蚀的影响因素主要有：燃煤品质、腐蚀区域还原性气氛、煤粉近壁燃烧、水冷壁温度。煤的挥发分越低，含硫量越高，煤粉细度越粗，越易发生高温腐蚀；煤粉在缺氧条件下燃烧将生成CO等还原性气体，形成还原性气氛，H₂S和CO浓度呈线性关系，随着CO的增加，H₂S含量快速上升，加速高温腐蚀；煤粉刷墙引起水冷壁表面温度高，同时导致腐蚀产物不断脱落，加剧高温腐蚀；水冷壁管壁温度在400-500℃的范围内，壁温提高50℃，高温腐蚀速率提高一倍。

对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的区域主要是侧墙水冷壁沿炉膛深度方向为中间区域，沿炉膛高度方向为上层燃烧器至燃尽风区域。主要原因有两点：1）对冲燃烧方式在炉膛中间相遇后向侧墙流动，把靠侧墙的端部燃烧器喷口的气流直接挤向侧墙，造成部分煤粉气流直接冲刷侧墙中间区域；2）两侧进风的二次风箱结构造成靠侧墙区域的燃烧器二次风量严重不足，近侧墙区域存在严重的还原性气氛，且该区域烟气温度最高，存在严重的高温腐蚀。目前针对对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀防治技术措施主要有四种类型：1）控制燃料品质；2）优化炉内还原性气氛；3）降低管壁温度；4）提高受热面防腐特性。降低入炉煤的含硫量是减少硫化物型高温腐蚀最有效的方法，但从我国燃煤供应不稳定的现状及燃料成本考虑，这个措施难以有效的实行；降低煤粉细度，可减少较大煤粉颗粒冲刷及撕破水冷壁氧化膜引起的高温腐蚀程度，但会导致磨煤机电耗升高。越来越多的发电企业采用加装贴壁风的方式来提高水冷壁附近的氧量，减少还原性气氛的出现，但这个措施会降低锅炉的效率，改造工作量大，系统配置复杂，且在实际运行中风量不易控制。降低水冷壁管壁温度只能从减少传热恶化的方式进行控制，例如及时清理受热面积灰和结焦等，但此措施需在停炉后实行，及时性较差，效果不明显。提高受热面防腐特性的方法主要有热喷涂和覆焊技术，但热喷涂使用寿命短、喷涂技术要求高；覆焊技术在美国应用较多，但技术要求和造价过高，难以在国内推广。

综上所述，目前还没有一种成本较低、性能可靠和效果优异的高温腐蚀防控技术能够从根本上解决对冲燃烧锅炉侧墙水冷壁高温腐蚀问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种用于电站锅炉水冷壁高温腐蚀的防控系统及方法，不但可以从根本上改善端部燃烧器喷口的气流被挤向侧墙的问题，而且可以实现“风包粉”的良好效果，近侧墙区域的风量能得到有效的补充，大大改善了近侧墙区域的还原性气氛。