薛學(xué)敏

（山西漳電同華發(fā)電有限公司，山西 忻州034114）

0 引言

某廠2×660MW超臨界直接空冷機(jī)組采用東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG2090／25．4－Ⅱ型超臨界變壓直流爐，其采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，為一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的∏型爐。該爐采用中速磨冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器為低NOx型雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器，共36只分3層布置在前、后墻上；在前、后墻旋流燃燒器的上方各布置了1層燃盡風(fēng)，其中每層2只側(cè)燃盡風(fēng)（SAP）噴口、6只燃盡風(fēng)（AAP）噴口。燃燒器層間距為4．58m，列間距為3．05m，上層燃燒器中心線距屏底距離約為25．1m，下層燃燒器中心線距冷灰斗拐點(diǎn)距離為3．26m，最外側(cè)燃燒器中心線與側(cè)墻距離為3．46m，燃盡風(fēng)距最上層燃燒器中心線距離為5．98m。爐膛吹灰器采用上?？巳R德貝爾格曼機(jī)械有限公司的V04型短伸縮式吹灰器，共48臺(tái)，分3層對(duì)稱布置在4面墻上，每層16臺(tái)（前后墻各5臺(tái)，兩側(cè)墻各3臺(tái)）。

鍋爐下部為螺旋水冷壁，采用內(nèi)螺紋管，外徑38．1mm、壁厚7．5mm、材質(zhì)為SA－213T2；上部為垂直水冷壁，采用光管，外徑31．8mm，壁厚分別為9mm、8．5mm、8mm，材質(zhì)為15CrMoG。

2013年6月23日，#1爐四管泄漏報(bào)警，就地檢查#1爐右側(cè)第一層中間吹灰器A02處有泄漏聲音。拆除A02吹灰器，泄漏聲音明顯，進(jìn)一步確認(rèn)水冷壁泄漏。

1 泄漏原因分析

（1）停爐后，對(duì)該區(qū)域泄漏點(diǎn)進(jìn)行分析檢查，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域管壁存在吹損，附近管壁減薄較多，初步判斷泄漏原因?yàn)榇祷艺羝祿p。

該廠鍋爐吹灰介質(zhì)采用過(guò)熱蒸汽，汽源來(lái)自于鍋爐后屏過(guò)熱器出口集箱，汽源溫度為523℃，汽源壓力為25．8MPa，經(jīng)減壓后吹灰母管壓力為2．5MPa左右，爐膛吹灰器減壓閥后壓力為0．8MPa，啟吹距離為50mm，爐膛吹灰的周期為兩天一次。

1）對(duì)照近期吹灰記錄、SIS系統(tǒng)回放未發(fā)現(xiàn)吹灰器卡澀現(xiàn)象，排除因吹灰器卡澀發(fā)現(xiàn)不及時(shí)導(dǎo)致泄漏的可能。

2）對(duì)該吹灰器啟吹角度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)啟吹角度有偏移現(xiàn)象。正常運(yùn)行時(shí)，吹灰器的啟吹角度應(yīng)與水冷壁管的軸線平行，此時(shí)吹灰開(kāi)始時(shí)管道內(nèi)生成的冷凝水對(duì)受熱面損傷最小。

3）在吹灰過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)吹灰器有積水現(xiàn)象。

（2）對(duì)水冷壁泄漏管束進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)表面有層狀剝離物，進(jìn)一步對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行取樣化驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 泄漏管束表面層狀剝離物取樣化驗(yàn)結(jié)果

從取樣化驗(yàn)結(jié)果看，S、Fe兩種元素的含量合計(jì)為44%，具有硫化物型高溫腐蝕的基本特征。

（3）進(jìn)一步對(duì)爐膛水冷壁管進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)爐膛左右側(cè)墻水冷壁在吹灰器區(qū)域發(fā)生了嚴(yán)重的高溫腐蝕，腐蝕區(qū)域在燃盡風(fēng)上方呈倒三角狀且向前墻偏斜。

在機(jī)組負(fù)荷600MW時(shí)，從爐膛兩側(cè)看火孔處采用紅外測(cè)溫儀對(duì)爐膛溫度進(jìn)行測(cè)溫，結(jié)果如表2所示。

表2 爐膛溫度測(cè)溫結(jié)果

高負(fù)荷時(shí)，送風(fēng)量低，造成燃燒氧量不足，而且為了降低NOx的排放，燃盡風(fēng)門(mén)開(kāi)度大，進(jìn)一步造成燃燒器區(qū)域缺氧燃燒，未完全燃盡的煤粉在燃盡風(fēng)區(qū)域繼續(xù)燃燒，整個(gè)燃燒過(guò)程中均處于缺氧燃燒狀態(tài)，在燃盡風(fēng)上部溫度最高。

該廠每臺(tái)爐配6臺(tái)中速磨煤機(jī)，布置方式為：前墻從下到上依次為A、B、C磨煤機(jī)，后墻從下到上依次為D、E、F磨煤機(jī)。對(duì)于設(shè)計(jì)煤種，5臺(tái)磨煤機(jī)可滿足鍋爐MCR工況運(yùn)行的要求，另1臺(tái)備用。因?qū)嶋H燃用的煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差較大，機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，需要6臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)運(yùn)行。在負(fù)荷降低時(shí)，優(yōu)先停運(yùn)F磨煤機(jī)。由于二次風(fēng)箱內(nèi)部積灰的影響，即使是相同的二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度，也將導(dǎo)致二次風(fēng)量的偏差。當(dāng)前后墻的燃盡風(fēng)碰撞后，未燃盡的煤粉沖向兩側(cè)水冷壁，導(dǎo)致煤粉在水冷壁附近燃燒，產(chǎn)生較高的溫度，同時(shí)煤粉沖刷水冷壁以及腐蝕性氣氛的形成，使得水冷壁更易受到腐蝕和磨損。

綜上所述，該廠水冷壁泄漏是高溫腐蝕和吹灰蒸汽、煤粉顆粒沖刷綜合作用的結(jié)果。由于該廠在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐膛氧量偏低，導(dǎo)致管壁表面的氧化膜在含硫氣氛中被破壞變得疏松，易于開(kāi)裂和脫落，在吹灰和煤粉沖刷的作用下逐漸脫落，如此交替進(jìn)行，增加了管壁的減薄速度。

2 處理方法

（1）對(duì)爐膛吹灰器啟吹角度、啟吹距離及減壓閥后壓力進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)吹灰器疏水管道進(jìn)行改造。

經(jīng)過(guò)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，吹灰器進(jìn)行以下調(diào)整后對(duì)吹灰效果無(wú)明顯影響：1）啟吹距離由50mm調(diào)整為70mm；2）吹灰器減壓閥后壓力由0．8MPa調(diào)整為0．5MPa；3）啟吹角度全部調(diào)整為與螺旋水冷壁管的軸線平行；4）將原疏水管道由水平布置改為具有一定傾斜度的布置方式。

（2）根據(jù)機(jī)組排煙溫度、減溫水量等參數(shù)變化，重新制定吹灰方案，調(diào)整吹灰器運(yùn)行方式，減少吹灰頻率，特別是兩側(cè)墻吹灰器，以減少受熱面的吹損程度。

停機(jī)后，多次對(duì)爐膛受熱面檢查發(fā)現(xiàn)，爐膛水冷壁管上積渣較少且較疏松，在原吹灰運(yùn)行方式下，因吹灰較頻繁，易導(dǎo)致蒸汽直接吹至水冷壁管上，吹損受熱面。

吹灰間隔4天后進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 爐膛吹灰前后試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，爐膛吹灰后，排煙溫度略有降低，但變化不大，爐膛水冷壁結(jié)渣較少，吹灰前后效果不明顯。后經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，將吹灰器運(yùn)行方式確定如下：將爐膛吹灰器編為單、雙號(hào)，首先進(jìn)行單號(hào)吹灰，間隔3天后進(jìn)行雙號(hào)吹灰，再間隔3天后進(jìn)行單號(hào)吹灰，依次循環(huán)進(jìn)行。另外，根據(jù)機(jī)組排煙溫度的變化，間隔一段時(shí)間以后視機(jī)組運(yùn)行情況需要對(duì)爐膛進(jìn)行全面吹灰。

（3）進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)：

1）高負(fù)荷時(shí)，維持省煤器出口氧量在3%～3．5%之間，保證爐膛內(nèi)部富氧燃燒。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，在省煤器出口左、右側(cè)各增加一個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)。

2）維持二次風(fēng)箱與爐膛差壓在0．4～1．1kPa之間。

3）外二次風(fēng)的調(diào)節(jié)：外二次風(fēng)門(mén)布置在大風(fēng)箱中，其開(kāi)度不僅影響到二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度，也影響到進(jìn)入該燃燒器的二次風(fēng)量，如果各個(gè)燃燒器的導(dǎo)葉開(kāi)度相差懸殊，各燃燒器的風(fēng)量分配均勻性便遭到破壞，因此保持各外二次風(fēng)實(shí)際開(kāi)度與指示一致非常重要。由于現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)箱內(nèi)部積灰及燃燒器變形的影響，為了保證兩邊燃燒器富氧燃燒，外二次配風(fēng)由均等配風(fēng)改為U型配風(fēng)。

4）燃盡風(fēng)的調(diào)節(jié)：燃盡風(fēng)量的大小最終影響運(yùn)行燃燒器層二次風(fēng)量，開(kāi)大燃盡風(fēng)，燃燒器區(qū)域風(fēng)量降低；關(guān)小燃盡風(fēng)，燃燒器區(qū)域風(fēng)量升高。因此，應(yīng)關(guān)小燃盡風(fēng)，以保證爐膛燃燒充分。

5）內(nèi)二次風(fēng)的調(diào)節(jié)：增加內(nèi)二次風(fēng)量，相當(dāng)于一次風(fēng)氣流質(zhì)量與二次風(fēng)氣流質(zhì)量比減小，回流區(qū)增大，燃燒將加強(qiáng)。由于該燃燒器區(qū)域是缺氧燃燒，增加燃燒器區(qū)域氧量可加強(qiáng)前期著火燃燒。因此，將內(nèi)二次風(fēng)開(kāi)度數(shù)值由原260變?yōu)?00。

6）進(jìn)行冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)定一次風(fēng)速、二次風(fēng)速。

（4）使用高溫噴涂防腐防磨技術(shù)，在表面涂防蝕合金等物質(zhì)。在水冷壁易發(fā)生腐蝕的區(qū)域噴刷防蝕涂料、噴涂防蝕耐磨合金，可有效預(yù)防水冷壁高溫腐蝕。國(guó)內(nèi)早已廣泛采用的鐵鉻鋁合金絲及高鉻鎳合金絲的技術(shù)水平及成本都完全能滿足預(yù)防水冷壁高溫腐蝕的需要。

3 結(jié)語(yǔ)

火電廠生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)對(duì)水冷壁管產(chǎn)生腐蝕和磨損，使其安全性降低。影響水冷壁腐蝕和磨損的原因很多，從鍋爐合理運(yùn)行與水冷壁表面護(hù)理兩方面采取措施，可以積極消除各種隱患，防止水冷壁的腐蝕和磨損，保障火電廠的安全生產(chǎn)。