发 电 技 术 论 坛循环流化床锅炉 耐火材料破坏原因分析及预防王海豹 保德神东发电有限责任公司,山西 保德 036603收稿日期: 2009203209 作者简介: 王海豹,助理工程师,保德神东发电有限责任公司生产技术部锅炉专工 。 E2mail :sdbddchwg tom.com保德神东发电有限责任公司WGF480/ 13. 721型 循环流化床锅炉采用单汽包自然循环、 高温高压一次 中间再热、 高温绝热旋风分离器、 平衡通风、 后墙给料、 半露天布置,锅炉设计参数见表1。表1 锅炉设计参数项目B2MCRB2ECR锅炉最大连续蒸发量/ th- 1480426过热蒸汽出口额定压力/ MPa13. 7313. 73过热蒸汽出口额定温度/540540再热蒸汽流量/ th- 1388. 5353. 68再热蒸汽进口压力/ MPa2.7462.493再热蒸汽进口温度/327318. 2再热蒸汽出口温度/540540锅炉给水温度/250244冷空气温度/2020锅炉床下点火风道采用绝热筒,其内保温层厚420 mm ,分4层,由 “Y” 型销钉固定。根据流化床锅炉 的特点,在炉膛下部密相区、 屏式过热器、 屏式再热器 底部、 分隔屏下集箱、 出口烟窗等易磨损处均敷设耐磨 材料,以防止磨损。炉膛下部密相区耐火材料采用水冷衬里,分离器采用绝热筒,其内炉墙厚度350 mm ,第1层为高耐磨砖,第2层为保温砖,第3层采用保温材 料;返料系统内的炉墙厚300 mm ,由 “Y” 型销钉固定。 另外,冷渣器根据其结构特点也设计有耐磨保温材料。 该台锅炉运行期间多次因耐火材料破坏而停炉,分析认为耐火材料破坏的主要原因有以下两个: (1)由于温度循环波动和热冲击造成耐火材料产生裂纹和剥落。温度循环波动时,由于耐火材料骨料 与粘合料膨胀系数不同而形成内应力,破坏耐磨耐火材料层。由于耐火材料内的销钉与耐火材料的膨胀系数不同,在温度变化时,会引起耐火材料产生裂纹。(2)循环流化床内耐火材料大多敷设在物料高速流动的拐弯区域,这些区域耐磨耐火层的厚度要比其它区域厚3050 mm ,由于固体混和物料的高速冲刷,耐火材料的磨损相当严重。针对上述原因,提出以下预防措施。(1)由于循环流化床的蓄热能力强,所以大都作为调峰机组,运行中要进行出力的调整,温度的波动也就在所难免,但调整时要使温度参数缓慢变化,尽量减少温度的大范围波动。在起停的过程中要注意控制加热和冷却的速度。保德神东发电有限责任公司就出现过因快速起动而导致回料装置布风板耐火材料出现裂纹的现象。对此,将停炉开炉门温度控制在90 以下,效果较好。(2)旋风分离器耐磨砖设计不合理(图1) ,运行不到一年的时间多次出现塌落现象,并且难于修复。对此,将耐磨砖改造为耐磨耐火浇注料后效果良好,运行至今未再出现大面积脱落现象。耐磨砖的耐磨性能虽然优于耐磨浇注料,但整体性差,在结构复杂,空间狭小的区域,对施工的要求也很高,其可靠性大大低于耐磨浇注料。图1 原设计的耐磨砖结构(上转第108页)111发 电 技 术 论 坛FeO + H2S = FeS + H2O(7)3FeS + 5O2= Fe3O4+ 3SO2(8)腐蚀所生成的FeS熔点为1 195,在温度较低 的腐蚀前沿可稳定存在,但当外层温度较高时,FeS则 与介质中的O2反应,转换为Fe3O4,从而使腐蚀进一步扩展。3 高温腐蚀原因分析(1)燃煤含硫量较高 由于煤源紧张,某电厂2号炉设计煤质与燃用煤质差异较大,且燃煤成分变化大, 煤中硫分含量较高,最高时达1. 5 %左右,容易在水冷 壁上形成还原性气氛。(2)管壁温度高 中间水冷壁属两侧墙受热,热负荷较高,当管外壁有黏附物时,管壁温度更高。当管壁温度大于300 时,钢管表面腐蚀的速度明显加快(图4)。图4 管壁温度与腐蚀量的关系(3)燃烧器布置 燃烧器对冲布置的锅炉高温腐蚀通常发生在炉内两侧墙水冷壁上,这主要是当一次风速较大时,造成前后墙的一次风碰撞后煤粉气流冲 向两侧水冷壁,从而导致煤粉在水冷壁附近燃烧,产生 较高的温度和煤粉冲刷水冷壁现象,使得水冷壁易受 腐蚀和磨损。4 防止高温腐蚀的措施针对某电厂2号炉水冷壁高温腐蚀产生的原因, 提出如下防范措施:(1)尽可能燃用设计煤种,煤质变化时应通过试验来确定燃烧器合理配风。 (2)采用喷涂技术,对两侧墙燃烧器冲刷区域进行金属喷涂,以利于提高抗高温腐蚀性能。(3)尽可能使各燃烧层间的煤粉浓度均匀,且应控制煤粉细度在适当范围。(4)合理配风及强化炉内的湍流混合,组织合理的燃烧空气动力工况。 (5)避免出现受热面壁温局部过热。(6)在壁面附近喷空气保护膜。(7)控制合理的炉膛出口烟温。参 考 文 献1 高全,张军营,等.燃煤电站锅炉高温腐蚀特征的研究J .热能动力工程,2007 ,22(3) :2922296.2 岑可法.锅炉热交换器的积灰、 结渣、 磨损和腐蚀的防止原理与计算M.北京:科学出版社,1995.3 丘纪华,李敏,孙学信,等.对冲燃烧布置锅炉水冷壁高温腐蚀问题的研究J .华中理工大学学报,1999 ,27(1) .(下接第111页)(3)耐火材料施工时,靠近腹板的一层选择硅酸铝 纤维棉,保温效果好,使用中抗冲击性强,但修补时不 宜采用这种材料。因为在修补过程中,新料与旧料的 结合面无论如何处理总有裂纹存在,对此使用磷酸盐 结合剂可以降低结合面发生脱落的可能性。此外,还可以采用迷宫式结合面结构(图2)。(4)在搅拌浇注料时可根据施工部位的形状等,控 制结合剂与料的比例,一般达到能用手将料捻成团即 可。可塑料大多作为修补使用,磷酸盐结合剂和料的 比例与浇注料大致相同。对于凝固速度快,凝固过程中粘合性好的可塑料,也可大面积使用。另外,在耐火图2 迷宫式结合面材料内加龟甲网或金属纤维,外面敷设5070 mm厚 的耐磨耐火料,可以提高耐火材料的抗热冲击性能,提 高使用的可靠性。801