論低氮燃燒器改造后延緩鍋爐水冷壁高溫腐蝕

徐曉帆

（中鋁寧夏能源集團馬蓮臺發電廠 寧夏靈武 750411）

1 鍋爐燃燒系統改造工作

1.1 采用中心給粉旋流低NOx煤粉燃燒器

馬蓮臺電廠#1、#2鍋爐分別于2005年和2006年投產，鍋爐為武漢鍋爐廠生產的WGZ1018/18.44-1型亞臨界自然循環鍋爐，中速磨直吹制粉系統，單爐膛，雙通道低NOx軸向旋流燃燒器。2012年進行低氮燃燒器改造，將旋流噴燃器更換為國電龍高科研制的低氮燃燒器。也就是俗稱的“粉包風”改為“風包粉”，有利于抑制NOx的生成。

1.2 增加燃盡風風量

在前后墻原燃盡風位置分別重新開設5個燃盡風噴口，新開設的燃盡風噴口尺寸大于原燃盡風噴口。改造后的鍋爐燃盡風風量占鍋爐總風量的25%，。燃盡風噴口以二股氣流高速進入爐膛：第一股以較高軸向速度的二次風氣流沖出以穿透爐膛氣流；第二股二次風氣流在外圍旋流進入爐膛以使空氣與燃燒產物中的未燃顆粒充分混合。

2 鍋爐水冷壁管高溫腐蝕產生機理

2.1 影響高溫腐蝕的主要原因

火焰沖墻和還原性氣氛的存在是造成水冷壁高溫腐蝕的主要原因

2.1.1 高溫火焰直接沖刷水冷壁

其一，高溫輻射熱可加速硫酸鹽的分解，加快腐蝕速度；其二，火焰中含有未燃盡的煤粉，在水冷壁附近缺氧燃燒，產生還原性氣體；其三，未燃盡的煤粉顆粒隨煙氣沖刷水冷壁管時，磨損將加速水冷壁管上保護膜的破壞，加快金屬管壁高溫腐蝕的過程。

2.1.2 存在還原性氣體

由于著火延遲，未燃盡的煤粉在水冷壁附近進一步燃燒時，發生化學不完全燃燒，形成缺氧區，使爐膛壁面附近處于含有還原性氣體(CO、H2)和腐蝕性氣體(H2S)的煙氣成分之中，沒有完全燃燒的游離硫和硫化物與金屬管壁發生反應，引起管壁高溫腐蝕。

2.1.3 過高的水冷壁管壁溫度促進了水冷壁高溫腐蝕的發生

研究表明，H2S等腐蝕性介質的腐蝕性在300℃以上逐步增強，即溫度每升高50℃，腐蝕程度將增加一倍。

3 研究方向

解決水冷壁高溫腐蝕的方法有很多種，本文主要針對充分燃燒降低高溫煙氣還原性氣氛入手，實現最大程度上的抑制煙氣中的硫分對水冷壁管材的腐蝕。

3.1 不斷調整，尋求合理的煤粉細度。

本臺鍋爐設計煤粉細度為R90 18%-22%范圍。過細的煤粉細度會無謂增加制粉電耗，而過粗的煤粉細度不但會增加制粉系統磨損，也會造成水冷壁沖刷磨損嚴重，危害較大。需要說明的是，磨煤機分離器擋板穩定值只是相對的，隨著磨煤機磨損程度的增加，需要至少一季度進行數次調整，從而獲得較為理想的煤粉細度。

3.2 定期測量，確定不同負荷下合理的一次風速。

低氮燃燒器改造后，一二次風速較之以往發生了較大變化，因此需要重新測量并為運行人員提供可靠的調節依據。需要說明的是，一次風速的測量受負荷與煤量影響較大，同時由于負荷波動頻繁，都會對測量值產生很大干擾，本表的推薦值是篩選出的常規煤量，既不會出現接近設計煤種的高熱值煤，也不會選擇劣質煤，具體的現場調節，仍要結合實際情況進行。

3.3 依據灰分熔點化驗，確定合理配煤范圍。

灰渣軟化溫度t2對固態除渣煤粉爐的影響結渣的原因很多、很復雜。我廠燃煤煤質來源組成復雜，既有灰渣熔點很低的靈武礦區高熱值煤，也有熱值很低的工程煤和摻配煤。而我廠鍋爐類型要求燃煤灰渣熔點t2一般1250℃以上方才保證不會有較高的結焦風險。

3.4 低氮燃燒器外二次風檔板調整實現充分燃燒。

我廠低氮燃燒器改造后，二次風由此前的雙調風改為內二次風固定，外二次風可調的燃燒方式。外二次風作用就是為了加強旋流，避免煤粉流過早接觸高溫煙氣，利用還原性氣體降低NOx。開大外二次風檔板，旋流減弱，有利于煤粉充分燃燒，但不利于NOx抑制，反之不利于煤粉燃燒，但有利于NOx抑制。因此，盡可能的開大燃盡風，有利于抑制NOx的生成。

3.5 結合灰渣含碳量驗證鍋爐送風量充分程度。

鍋爐灰渣含碳量對鍋爐效率有著直接影響，因此，及時化驗灰渣含碳量并依據結果修正送風量設置，最終制定有針對性的鍋爐氧量指導值就顯得尤為必要。一般來說，鍋爐的灰渣含碳量控制在2%-3%是較為合理的。

3.6 停爐檢查檢驗水冷壁腐蝕程度。

2018年#1、#2爐水冷壁進行了全面檢查，整體管壁情況較好，未發現顯著增加的腐蝕現象。說明馬蓮臺電廠針對低氮燃燒器改造后延緩水冷壁高溫腐蝕的一系列措施切實有效，完全滿足現場需求。

結語

通過探究低氮燃燒器改造后延緩鍋爐水冷壁高溫腐蝕的運行問題，提出相應的策略，加以運用，希望能夠成為以后的運行指導手冊，成為日常調整的指導依據。