CN113137625A - 一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法 - Google Patents

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丁奕文
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薛晓垒
彭小敏
刘瑞鹏
梅振锋
赵鹏
朱晋永
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Abstract

本发明涉及一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，包括：对炉内水冷壁壁面的还原性气氛进行测试，运行氧量对还原气氛的影响特性研究，制定运行氧量控制值；进行不同燃尽风比例对还原气氛的影响特性研究，制定燃尽风比例控制值；进行不同磨煤机组合方式对还原气氛的影响特性研究，制定磨煤机组合方式，进行不同配煤方式对还原气氛的影响特性研究，制定最优的配煤方式，根据各单因素试验优化运行参数设置，进行壁面还原性气氛优化工况测试，缓解炉内高温腐蚀状态。本发明利用炉内水冷壁的试验测孔，各项影响特性分析，通过优化缓解冷灰斗高温腐蚀的运行参数设置，缓解了炉内冷灰斗的高温腐蚀，方法使用方便，缓解效果佳。

Description

一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及燃烧锅炉技术领域，具体涉及一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法。
背景技术
燃煤锅炉采用深度空气分级低氮燃烧技术控制炉内NOx生成的同时，带来了严重的水冷壁高温腐蚀问题，影响了机组的安全运行。研究结果表明，造成四角切圆燃烧方式锅炉水冷壁高温的一个重要因素是由于火焰的冲刷，而火焰冲刷水冷壁的主要原因是一、二次风的分离。为了满足煤粉着火和低NOx的需要，设计时选用了较高的二次风速和较低的一次风速，从而造成一、二次风的射流刚性相差大。一、二次风射流由燃烧器喷出后受到上流邻角气流的挤压作用及左右两侧不同补气条件的影响，使气流向背火侧水冷壁偏转，此时刚性较弱的一次风射流将比二次风偏转更大的角度，从而使一、二次风分离；同时，机组为了低NOx排放以及节能的考虑，采取的偏置风设置、底层燃烧器等离子改造也加剧了冷灰斗的高温腐蚀。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，包括以下步骤：
1)、热态运行时，对炉内水冷壁壁面的还原性气氛进行测试，观察其分布规律，并比较测试数据是否与冷态下检查的高温腐蚀状态相一致，
2)、进行多个不同运行氧量对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同运行氧量下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的运行氧量控制值；
3)、进行多个不同燃尽风比例对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同燃尽风率下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的燃尽风比例控制值；
4)、进行多个不同磨煤机组合方式对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同磨煤机组合方式下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的磨煤机组合方式，
5)、进行多个不同配煤方式对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同配煤方式下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的配煤方式，
6)、根据2)-5)中各单因素试验优化运行参数设置，进行壁面还原性气氛优化工况测试，缓解炉内高温腐蚀状态。
优选地，所述的水冷壁壁面烟气成分包括O2、CO、H2S。
优选地，所述的水冷壁壁面还原气氛测试的烟气样品用经检验无裂纹的不锈钢管引出至炉外后进行烟气成分分析。
优选地，采用烟气分析仪测试烟气成分分析。
优选地，对炉内水冷壁壁面的还原性气氛进行测试时，选择的区域包括燃尽风与燃烧器之间区域、主燃烧器区域、冷灰斗区域，在上述区域选择所需测孔。
优选地，在2)-5)中：所述的多个为2-4个。
优选地，在3)中，对燃尽风门挡板开度从大至小调整试验。
优选地，在5)中，对高硫煤种进行上、中、下磨煤机的掺配方式调整试验。
优选地，各步骤均在额定负荷下进行。
优选地，进行测试的原煤从运行的给煤机上取样，每台给煤机每次取样指定重量，并装入桶内密封好，混合均匀后进行测试使用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明利用炉内水冷壁的试验测孔，进行了配风方式、磨组合方式和配煤方式对炉内水冷壁高温腐蚀影响的影响特性分析，通过优化缓解冷灰斗高温腐蚀的运行参数设置，缓解了炉内冷灰斗的高温腐蚀，方法使用方便，缓解效果佳。
附图说明
附图1为本实施例中炉内水冷壁测孔示意图。
以上附图中：
A、前墙；B、左墙；C、右墙；
10、燃尽风区域；11、燃烧器区域；12、冷灰斗区域；2、测孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，包括以下步骤：
1)、热态运行时、额定负荷下，对炉内水冷壁壁面的还原性气氛进行测试，观察其分布规律，并比较测试数据是否与冷态下检查的高温腐蚀状态相一致，
2)、额定负荷下，进行2-3个不同运行氧量对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同运行氧量下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的运行氧量控制值；
3)、额定负荷下，进行2-3不同燃尽风比例对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同燃尽风率下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的燃尽风比例控制值；
4)、额定负荷下，进行3-4不同磨煤机组合方式对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同磨煤机组合方式下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的磨煤机组合方式，5)、额定负荷下，进行2-3不同配煤方式对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同配煤方式下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的配煤方式，6)、额定负荷下，根据2)-5)中各单因素试验优化运行参数设置，进行壁面还原性气氛优化工况测试，对比优化前后还原性气氛改善情况，缓解炉内高温腐蚀状态。
其中，原煤取样从运行的给煤机上进行，每台给煤机每次取样2kg，装入桶内密封好，样品混合均匀后，进行工业分析(固定碳、全水、灰分和挥发分)。壁面还原性气氛测试的烟气样品用经检验无裂纹的不锈钢管引出至炉外后进行烟气成分分析，分析的主要项目有：O2、CO、H2S，其中O2和CO采用TESTO烟气分析仪测试，H2S采用SPGAS PORT烟气分析仪测试。
实施例：
结合某660MW超超临界机组调整过程，详细实施步骤如下：
1)、660MW负荷、ABCDEF磨煤机组合下，在燃尽风与燃烧器之间、燃烧器和冷灰斗区域利用冷态检修机会安装的测试孔测试了还原性气氛测试，测试结果如表1所示。
表1摸底试验工况还原性气氛测试结果：
Figure BDA0003022292790000031
Figure BDA0003022292790000041
从整个炉内水冷壁和冷灰斗区域测试结果可以看出，相对于燃尽风与燃烧器之间区域和主燃烧器区域，冷灰斗区域处于一个更强还原性气氛下，明显超出了指标控制指导标准(一般水冷壁CO含量在3％以内)，高温腐蚀最严重。
2)、660MW负荷、ABCDEF磨煤机组合下，进行了运行氧量的调整试验，将运行氧量由2.3％提升至2.8％，炉内水冷壁还原性气氛测试结果如表2所示。
表2运行氧量调整试验结果：
Figure BDA0003022292790000042
从试验结果可以看出，运行氧量增大后，炉内的燃烧有所加强，燃尽风与燃烧器之间区域和主燃烧器区域还原性气氛有所改善，但对冷灰斗还原性气氛改善的效果不明显。
同时，随着运行氧量的增加，排烟热损失增加，锅炉热效率降低，NOx排放浓度略有增加，脱硫塔出口烟尘排放浓度易超标，因此，额定负荷运行时，运行氧量也不宜控制得过高，此时控制在2.50％～2.70％左右。
3)、660MW负荷、ABCDEF磨煤机组合下，进行燃尽风门整体挡板开度为75％、50％和30％的调整试验，试验结果如表3所示。
表3配风方式调整试验结果：
Figure BDA0003022292790000043
Figure BDA0003022292790000051
从燃尽风门挡板开度调整试验可以看出，随着燃尽风门挡板开度逐渐关小，主燃烧器区域风量增加，主燃烧区域加强，所有炉内水冷壁区域还原持续改善。其中，660MW负荷下，将燃尽风门挡板从75％关至30％时，冷灰斗区域CO浓度从53275μL/L降至26925μL/L，H2S浓度从305μL/L降至48μL/L，效果明显，随着燃尽风门挡板的关小，表盘NOx排放浓度由209mg/m3增加至238mg/m3，增幅较大，需进行综合考量，此时额定负荷下推荐开度：55％～65％。
4)、660MW负荷下，进行了ABCDE、ABCEF、BCDEF和ABCDEF磨煤机组合下调整试验，试验结果如表4所示。
表4磨组合方式调整试验结果：
Figure BDA0003022292790000052
从不同磨组合方式的试验结果可以看出，采用上位磨组合方式(BCDEF)时，冷灰斗的还原性气氛变化明显，与ABCDE磨组合相比，CO浓度由100050μL/L降至14320μL/L，H2S浓度由501μL/L降至68μL/L。由于当采用下位磨组合方式时，底层燃烧器进行了等离子改造，其喷口较其余层燃烧器喷口大，一次风速偏低，煤粉颗粒未完全燃尽即往下落；同时，底层燃烧器除了火下风UFA外，辅助风采用CFS偏置方式，本应有托底作用的二次风由于与一次风偏置了一定角度而起不到托底的作用。多层因素导致了ABCDE磨组合下的CO和H2S浓度最高，当调整至ABCDEF磨组合时，由于A磨煤机煤量的降低，燃烧的加强，CO和H2S浓度也不高。虽然燃尽风与燃烧器区域与燃尽风区域还原性气氛浓度有所增加，从控制冷灰斗高温腐蚀的角度，额定负荷下，此时以BCDEF或ABCDEF磨煤机组合运行。
5)、660MW负荷、ABCDEF磨煤机组合方式下，将整体煤质硫分控制在0.9％，对高硫煤种进行了上、中、下磨煤机的掺配方式调整试验，试验结果如表5所示。
表5配煤方式调整试验结果：
Figure BDA0003022292790000061
从配煤的试验结果可以看出，高硫煤在中间层时，CO和H2S浓度相对而言较低，此时以高硫煤在中间层掺配方式运行。
6)、综述各因素对冷灰斗高温腐蚀的影响特性，在660MW负荷、BCDEF磨煤机组合、高硫分煤种中间层掺配、燃尽风门挡板开度为60％下，进行了炉内水冷壁区域还原性气氛测试，试验结果如表6所示。
表6优化试验工况测试结果：
Figure BDA0003022292790000071
优化试验工况下，针对炉内水冷壁腐蚀最严重的冷灰斗区域的还原性气氛明显改善，额定负荷下，CO浓度平均值为25998μL/L，H2S浓度平均值为100μL/L，与优化前相比，对于冷灰斗区域高温腐蚀严重的机组运行有明显的改善。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、热态运行时，对炉内水冷壁壁面的还原性气氛进行测试，观察其分布规律，并比较测试数据是否与冷态下检查的高温腐蚀状态相一致，
2）、进行多个不同运行氧量对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同运行氧量下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的运行氧量控制值；
3）、进行多个不同燃尽风比例对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同燃尽风率下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的燃尽风比例控制值；
4）、进行多个不同磨煤机组合方式对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同磨煤机组合方式下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的磨煤机组合方式，
5）、进行多个不同配煤方式对炉内水冷壁壁面还原气氛的影响特性研究，分析不同配煤方式下的炉内水冷壁还原气氛变化规律，制定最优的配煤方式，
6）、根据2）-5）中各单因素试验优化运行参数设置，进行壁面还原性气氛优化工况测试，缓解炉内高温腐蚀状态。
2.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：所述的水冷壁壁面烟气成分包括O2、CO、H2S。
3.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：所述的水冷壁壁面还原气氛测试的烟气样品用经检验无裂纹的不锈钢管引出至炉外后进行烟气成分分析。
4.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：采用烟气分析仪测试烟气成分分析。
5.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：对炉内水冷壁壁面的还原性气氛进行测试时，选择的区域包括燃尽风与燃烧器之间区域、主燃烧器区域、冷灰斗区域，在上述区域选择所需测孔。
6.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：在2）-5）中：所述的多个为2-4个。
7.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：在3）中，对燃尽风门挡板开度从大至小调整试验。
8.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：在5）中，对高硫煤种进行上、中、下磨煤机的掺配方式调整试验。
9.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：各步骤均在额定负荷下进行。
10.根据权利要求1所述的缓解切圆燃烧锅炉冷灰斗高温腐蚀的方法，其特征在于：进行测试的原煤从运行的给煤机上取样，每台给煤机每次取样指定重量，并装入桶内密封好，混合均匀后进行测试使用。
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