某600MW超臨界對沖鍋爐水冷壁高溫腐蝕試驗分析

周福

摘要：某廠2號爐A修檢查發現中下層燃燒器區域靠側墻水冷壁存在大面積高溫腐蝕，為查找水冷壁高溫腐蝕原因，特進行冷態空氣動力場試驗，包括磨出口一次風速標定及調平、一二次風量標定、爐內煙花示蹤，最終查明原因并提出針對性建議。

關鍵詞：水冷壁高溫腐蝕;空氣動力場;煙花示蹤

1 概述

某廠2號爐于近期進行A級了檢修，爐內檢查中發現，中下層燃燒器區域靠側墻水冷壁存在大面積高溫腐蝕情況，燃燒器結構基本完好。為此開展冷態空氣動力場試驗，輔助分析水冷壁高溫腐蝕發生原因，為熱態燃燒優化提供思路[1，2]。

該600MW對沖燃燒鍋爐型號為HG-1900/25.4-YM4，超臨界參數變壓運行直流爐，鍋爐為單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型布置。

2 試驗內容及方法

2.1 主要試驗內容

（1）磨出口一次風速標定、調平;

（2）磨入口一次風量、二次風量標定;

（3）爐內煙花示蹤。

2.2 爐內煙花示蹤試驗原理

為使冷態試驗下，空氣流動工況反映實際熱態運行的流動工況，需冷態時氣流流動狀態達到自模化區，即氣體雷諾數大于105。為了模擬熱態多股射流混合流動，必須維持冷態試驗各股射流慣性力與熱態時各股射流慣性力的比值相等，也就是通常所說的動量比相等。

3 試驗結果及分析

3.1冷態一次風速測量及調平結果

利用標準畢托管按照等截面法對磨煤機出口一次風粉管內動壓進行測量，根據測量結果計算一次風速并與DCS風速進行比較后給定修正系數。調平后，A、B、C、D、E、F各磨出口一次風速偏差在5%以內。

3.2 磨煤機入口風量標定結果

依據冷態一次風粉管風速測量結果，計算磨入口一次風量，并與DCS風量進行對比后給出修正系數。A、B、C、D、E、F磨一次風量修正系數依次為0.84、0.76、0.76、0.83、0.78、0.85，各臺磨實際風量均較DCS顯示值低，偏差較大。

3.3 空預器出口二次風量標定結果

空預器出口二次風量A、B側修正系數分別為0.98、1.01。

3.4 爐內燃燒器煙花示蹤

在A層、C層、E層、B層燃燒器布置煙花。試驗過程中調整燃燒器噴口風速及二次風門開度，爐膛負壓維持在-50 Pa左右，在折焰角處用攝像機俯視拍攝一次風噴口氣流軌跡，煙花示蹤工況如下：工況1-2對比一次風速變化影響，一次風速分別為20m/s、14m/s，工況1、3、4對比風箱差壓變化影響，風箱差壓分別為700Pa、400Pa、1000Pa，旋流強度分別為100%、0%。煙花示蹤結果如下圖所示。

煙花示蹤顯示，按照熱態常見風門開度及冷熱態保持相同的一二次風動量比配風，側墻處無明顯刷墻現象，氣流組織良好。

工況1、2對比發現，需保持合適的一二次風動量比，一次風速過低，二次風攜帶能力過強，氣流易偏斜、發散。實際運行中一次風量顯示虛高，一次風速過低，氣流易偏斜、發散，加之引風機出力受限，熱態運行中水冷壁區域還原性氣氛強烈，可能導致水冷壁高溫腐蝕情況的發生。

類似的，工況1、3、4對比發現，二次風速過高，易造成氣流偏斜，二次風速過低，一次風氣流受二次風偏轉影響小、行程增長，易形成氣流對撞。

4 結論

（1）試驗結果顯示：按照熱態常見風門開度及相同的動量比配風，側墻處無明顯刷墻現象，氣流組織良好。DCS一次風量顯示偏高，實際一次風速不足導致二次風攜帶能力過強，氣流易偏斜、發散，從而加劇水冷壁高溫腐蝕情況。全開側墻燃燒器外二次風旋流開度，使二次風偏向直流，有利于射流保持剛性，避免出現氣流刷墻情況。

（2）為避免高溫腐蝕情況發生，建議：加強風煙系統治理，保證主燃燒區域氧量充足;控制入爐煤硫分;由于低氮燃燒器改造，燃燒器噴口二次風面積較同類型鍋爐燃燒器明顯偏小，運行中需通過提高風箱差壓增加主燃燒區域風量，容易造成二次風速過高，使氣流偏斜、發散，從而出現水冷壁高溫腐蝕問題，必要時，可進行燃燒器改造，改善燃燒器二次風補風能力。

參考文獻

[1] 姬亞. 鍋爐冷態空氣動力場試驗解決熱態運行問題的研究[J]. 節能基礎科學，2020，39（08）：43-46.

[2] 叢日成，劉 娟，鄒天舒，等. 旋流燃燒器冷態空氣動力場試驗研究[J]. 東北電力技術，2019，40（5）：23-27.