摘要：本文从水冷壁的高温腐蚀现象及机理、煤种分析、结焦分析、结构影响、运行问题等对山西漳泽股份有限公司漳泽发电分公司#5炉水冷壁爆管试样进行分析，结果表明#5炉水冷壁爆管原因为高温腐蚀减薄，并对#3、#5炉水冷壁高温腐蚀相似部位加强监督检查及改造。
关键词 水冷壁；燃烧；高温腐蚀；壁厚减薄
1 概述
漳电#3、#5锅炉为EII-670-13•8-545KT型蒸汽锅炉。炉膛四周布置660根Φ60x6、节距80mm的膜式水冷壁管。中间水冷壁138根Φ60x6、节距64mm的光管水冷壁管把炉膛分为前后两个炉膛。2014年低氮燃烧改造后，#3、#5炉水冷壁发生了严重的高温腐蚀，特别是2016年8月#5炉发生了水冷壁爆管泄漏，腐蚀最严重的#5炉前墙燃尽风上1米高度最小壁厚仅2.5mm，腐蚀速度达2mm/a。标高13-25米平均腐蚀速度达1.5mm/a左右。虽在2016年9月、10月机组检修中分别对#3、#5炉水冷壁上下层喷燃器二次风喷口角度进行了收缩，但效果并不明显。水冷壁发生高温腐蚀后，壁厚减薄，强度降低，容易造成爆管和泄漏，危及锅炉安全运行。为此需对发生高温腐蚀的原因进行分析并提出相应的预防措施。
2 高温腐蚀现象及机理
通过调查及检测发现，高温腐蚀区域在13-25米范围内，腐蚀区域的水冷壁表面一般呈黑褐色，外层松软，内层坚硬，在剥落硬层后，垢状物与水冷壁结合面处呈孔雀兰光泽。腐蚀区域大多水冷壁壁面不清洁，有较多的灰沾污，还附着黑色未燃尽煤粉。从上述过程可知，引发水冷壁高温腐蚀的根本原因是：煤中含硫高，煤中含硫高，未燃尽煤粉冲刷水冷壁并形成还原气氛，水冷壁管壁温度较高所致。
3 水冷壁高温腐蚀原因分析
3.1 煤种问题
煤种是造成高温腐蚀的主要原因之一。2016年3月#5机组备用检修中，水冷壁测厚检测腐蚀速率在0.5mm/a，2016年9月#5机组C级检修中水冷壁测厚检测腐蚀速率在1.5-2.0mm/a，主要是2016年5月份开始煤价飞涨，加之分公司经营压力，燃用含硫量高达2-3%的混煤。高含硫量使煤在燃烧中中产生更多的腐蚀性物质，加速水冷壁腐蚀。
3.2结焦问题
2016年5月份以来，由于煤价飞涨，由于受经营压力影响，燃用煤种偏离设计值，灰熔点温度低于设计值，当负荷升高炉膛温度升高，灰粒达到软化状态而引发水冷壁结焦，而水冷壁结焦后无法有效除焦，加速水冷壁壁温升高，加速水冷壁高温腐蚀。
3.3结构问题：
#3、#5炉采用前后侧双炉膛结构，在2014年脱硝低氮燃烧改造前，在炉膛左右两侧墙上13600mm和18100mm标高处分上下两层布置16台旋流式煤粉喷燃器，每侧8台，每层4台。在上层喷燃器以上的左右两侧墙20600标高处还对称布置三次风喷燃器8台，每侧墙各4台。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2014年低氮燃烧改造中，拆掉原上下两层布置16台旋流式煤粉喷燃器，更换16台标高13600mm和17100mm置在炉膛左右两侧墙上下两层之间旋流式煤粉喷燃器，并在上下两层之间旋流式煤粉喷燃器之间新增对称布置三次风喷燃器8台，在上层喷燃器以上的左右两侧墙20600标高处改造成对称布置的燃尽风喷燃器8台。2014年脱硝低氮燃烧改造后，煤粉一次风喷出后由于燃烧延迟及扩散角度大，煤粉迅速扩散到前后墙、中间水冷壁侧继续燃烧，加之燃用高硫煤，加速了水冷壁腐蚀。
3.4运行问题
燃烧器出口回流强烈，大部分卷吸二次风，降低一次风煤粉的温度和浓度，导致煤粉着火困难，着火点推迟，稳燃性和燃尽性差。未燃尽的煤粉颗粒堆聚在水冷壁管上继续燃烧，导致结焦和高温腐蚀。
燃尽风中心三次风，SOFA风聚集在一起，SOFA风包裹着中心三次风向前流动，中心三次风煤粉温度较低，不能快速着火，影响燃尽风区域NOx 的还原和燃尽颗粒物的燃烧。
下三次风口无扩散角，煤粉气流以较大速度成股喷入炉膛，与热烟气混合速度较慢，温度较低，影响炉内整体燃烧情况。
4 预防措施高温腐蚀措施：
造成高温腐蚀的主要原因主要是煤种、设备、运行三个方面。从目前情况看，要改变煤种非常困难，依靠燃烧调整来预防高温腐蚀也有一定难度且效果不理想。因此，还需通过设备改造和有效检测来预防高温腐蚀才是最根本有效的方法。具体措施如下：
1）通过改造16个上下层喷燃器喷口，减小了二次风扩散角，延长一二次风喷口，使优化后的燃烧器出口回流区宽度减小，气流刚性增加，直接卷吸高温烟气，提高煤粉温度，有效加强煤粉的着火和燃尽，避免贴壁结焦和高温腐蚀。
2）改造燃尽风燃烧器喷口，延长了三次风，SOFA风喷口，设置了扩散角，使燃烧器出口三次风，SOFA风分成两股气流流动，有利于细煤粉颗粒的快速着火。
3）新的三次风燃烧器设置了中心钝体，并设计了扩散角，使燃烧器出口形成一个回流区，回流区中心在炉膛内，卷吸高温烟气，加热煤粉气流，有利于煤粉燃烧，有利于煤粉及时着火。
2）利用检修机会对10-25米水冷壁全面检查测厚，掌握测厚数据，计算腐蚀速率。
5 改造效果
1）经过2017年计划检修对漳泽发电分公司#3、#5炉水冷壁防腐的改造，并在2018年的计划检修中进行监督检验检查，未见#3、#5炉水冷壁有大面积的高温腐蚀等现象，水冷壁腐蚀速率控制在0.5mm以下。
2）漳泽发电分公司#3、#5炉水冷壁经2017年改造后运行至今，未见泄漏。
参考文献：
[1]李彦林 锅炉热管失效分析及预防 中国电力出版社
论文作者:李旭魁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：水冷论文; 高温论文; 煤粉论文; 炉膛论文; 结焦论文; 燃尽论文; 标高论文; 《电力设备》2018年第22期论文;