1.設備概況

    某電廠3號鍋爐為武漢股份有限公司生產的WGZ1165/17.5-2型亞臨界壓力、自然循環、汽包鍋爐。燃燒器四角布置、切向燃燒，每臺燃燒器配有22個噴口，其中一次風噴口5層（最下層為微油點火燃燒器），17層二次風噴口，SOFA燃燒器每角分為兩組，每組設置3層二次風噴口。除布置了周界風外，每角還布置了8層CFS噴口 。

    鍋爐采用中速磨煤機正壓直吹式制粉系統，配5套北京電力設備總廠生產的ZGM95G-Ⅱ型中速磨煤機，制粉系統設計為四臺運行一臺備用，燃用設計煤種時，實際燃料消耗141.09t/h。

    2.投產以來水冷壁高溫腐蝕換管情況

    該電廠3號爐于2015年06月移交生產，2016年06月、09月兩次停爐水冷壁共換管221根（最低壁厚3.5 mm,換管壁厚6.0mm）；2017年11月3號爐停爐水冷壁共換管135根（最低壁厚4.7 mm,換管壁厚5.8mm）。上次高溫腐蝕區域更換直管管壁減薄速率均小于0.5mm/a。

    從數據可看出，3號爐水冷壁換管數量由2016年221根減少至2017年135根同比減少了86根，減少了38.9%。如果考慮本次換管壁厚為5.8mm，上次換管壁厚為6.0mm以及本次有78根水冷壁管為未更換原始管的話，則本次換管數量將大大減少，說明分廠在前期煤質、燃燒調整及制粉系統精細化調整方面管控較好。

    3. 高溫腐蝕原因分析

    3.1原煤硫份較高

    從圖1、圖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%，硫份呈下降趨勢，說明分廠燃煤硫份管控有成效，但燃煤硫份仍超過設計值0.98%，約72%。

    圖1 2015.06～2016.06原煤硫份統計

    圖2 2016.10～2017.10原煤硫份統計

    眾所周知，煤種含硫量較高是發生鍋爐水冷壁高溫腐蝕的重要因素，上鍋設計處高工張翔認為，水冷壁外壁高溫腐蝕主要判斷依據是：a.燃料硫份Sar≥1%，b.煤粉氣流沖刷水冷壁管，c.水冷壁管壁溫度＞350℃，d.水冷壁附近O2≤2%。

    從現場測量來看，水冷壁壁面氣氛均處于強還原性氣氛中，CO含量均＞0.5%（儀表滿量程），需要指出的是CO并不直接參與水冷壁高溫腐蝕，而僅是還原性氣氛的指示劑。300MW等級亞臨界鍋爐蒸汽飽和溫度可達到350℃，水冷壁管壁外部溫度至少在400℃以上；從上述依據來看，該電廠3號爐水冷壁完全具備發生高溫腐蝕的條件。

    從多個現場實際來看，在保證鍋爐正常燃燒狀況下，維持水冷壁壁面附近一定氧氣，達到破壞還原性氣氛，就可有效減緩甚至避免水冷壁發生高溫腐蝕。

    3.2燃燒器CFS風門開度不合理

    機組投產后，燃燒器CFS風門開度和主二次風風門開度，機組投產后一直維持同步開度在30～45%之間， 一次風速維持在30 m/s左右，這種配風方式容易導致火焰偏斜，因為四角燃燒器均設計有8個CFS噴口，該噴口設計角度為沿水冷壁方向與主氣流正切22?，設計意圖為風包粉保護水冷壁；但從實際來看，當該風門開度較大時，容易造成煤粉氣流貼壁，這點從冷態空氣動力工況測量可以得到驗證。也就是說鍋爐熱態運行時，CFS開度較大起不到應有設計意圖，反而可能會導致煤粉氣流刷墻，引起爐膛水冷壁結渣及高溫腐蝕。上述觀點，從2016年停爐檢查發現爐膛四壁掛焦嚴重，尤其是爐右墻掛焦較多，且右墻水冷壁換管207根，即可得到證實。

    鑒于3號爐高溫腐蝕嚴重情況，科室會同運管科進行了分析，改變輔助風和CFS風門均等開度為CFS風門不大于25%，輔助風根據負荷為30～45%開度的調整思路，以改善煤粉氣流貼壁現象；并專門下發了№：TSYC 2016002派遣單，要求分廠重點進行制粉系統精細化調整，同樣是為了起到改善一次風煤粉氣流和二次風良好混合、燃燒充分，改善火焰偏斜現象。

    該電廠3號爐燃燒調整后，于2017年11月停爐檢查發現爐膛結焦情況得到了明顯減輕，同時換管數量大大減少也定量驗證了前期調整思路的正確性。

    3.3燃燒區域局部缺氧燃燒

    受各粉管阻力不一和煤粉分配器分離特性影響，即使風量調平也存在粉量不平情況。一般來說，采用良好性能動態分離器的煤粉管道粉量偏差可在10%左右，但采用靜態分離器的煤粉管道粉量偏差，最高甚至高達30%以上；而二次風量一般保持同層一致，這樣在總風量不變情況下，部分燃燒器出現缺氧燃燒，另一部分燃燒器出現富氧燃燒，這樣以來部分水冷壁區域會處于還原性氣氛中，在導致結渣的同時也往往伴隨著高溫腐蝕的出現。2016年06、09月份停爐檢查發現右墻水冷壁結渣較多、換管數量較多，也說明粉量偏差大，存在火焰偏斜沖刷水冷壁現象。

    從2016年06月冷態空氣動力場和2016年08月制粉熱態測量數據來看，3號爐部分磨煤機出口一次風管冷態、熱態均存在風速不平現象，且一般前墻風速高于后墻。當前墻兩角風速高于后墻，往往會導致火焰中心偏向右墻，從而引起水冷壁管高溫腐蝕，在2016年07月底08月初利用西安熱工院在2號爐做熱力試驗機會，借用該院設備進行了制粉熱態測量并進行四角粉管熱態調整，盡管有個別粉管縮孔卡澀，但從2017年11月停爐檢查結果來看，該調整對減緩水冷壁高溫腐蝕也取得了積極效果。

    3.4燃燼風量設計較大

    3號爐設計有6層燃燼風，燃燼風率遠遠超出鍋爐低氮燃燒實際需要。BMCR工況燃燼風率3號爐設計值40%，而同類型機組東鍋燃燼風率設計值28%，華西能源鍋爐燃燼風率設計值24%，可見該電廠鍋爐燃燼風率設計值明顯偏大，主燃燒區過量空氣系數僅為0.65，很容易導致主燃燒區缺風、燃燼風富氧燃燒，直接后果就是加劇了主燃燒區水冷壁還原性氣氛；眾所周知，該工況恰恰為水冷壁高溫腐蝕創造了良好的內部條件，很容易導致水冷壁區域發生大面積高溫腐蝕。針對燃燼風設計偏大狀況，解決的總體思路為在保證NOx達標排放情況下，盡量少開上三層SOFA風，適當提高輔助風剛性，維持良好的爐膛火焰切圓，減少火焰貼壁概率。

    4.減輕高溫腐蝕的措施

    4.1繼續執行“制粉系統精細化調整派遣單”要求內容，做到勤、細調整，并繼續加強原煤硫份管控。

    4.2 保持合理的輔助風和CFS風配比，CFS風門開度建議不超過30%。

    4.3維持一次風速在30m/s以下，適當開大周界風，減輕水冷壁面還原性氣氛。

    4.4定期校驗DCS一次風速值，偏差較大時進行制粉熱態調整，盡量保證四角風粉平衡。

    4.5機組正常運行中二次風箱/爐膛壓差不允許低于0.2KPa，以保證燃燒器良好的空氣動力工況。

    4.6鍋爐運行中高負荷氧量維持應不低于3.0%，適當提高主燃燒區氧量，控制燃燼風率小于設計值。

    4.7提高水冷壁管噴涂質量，同時修補發生腐蝕的耐磨涂層。

    4.8鑒于現場經常出現一次風縮孔卡澀現象，建議每次大修均對縮孔進行治理，確保靈活好用。

    5.結論

    SOFA、輔助風和CFS風門開度不合理、燃燒配風不佳以及煤質硫份較高是導致水冷壁高溫腐蝕的主要原因，水冷壁噴涂質量差也是導致高溫腐蝕的一個重要原因。

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責任編輯：韓鑫

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