劣质烟煤低氮燃烧模式下水冷壁高温腐蚀与硫化物沉积形成分析

摘要：

大型燃煤机组超低排放改造中普遍采用炉内空气分级燃烧+低氮燃烧器改造技术,以显著降低炉内氮氧化物的生成.但随着入炉煤品质不断变差,煤中灰分与硫含量偏高,严重偏离设计煤种,低氮燃烧模式下水冷壁发生结焦与高温腐蚀的风险骤增.对某台330 MW热电机组炉内分离燃尽风(seperated over fire air,SOFA)喷口与F层燃烧器之间水冷壁管表面的腐蚀层与沉积层样品进行了收集,发现管壁粘附的沉积物呈层状结构,物理剥离各层后分别进行了元素含量测定和矿物相表征,以及腐蚀层的形貌与元素能谱分析.结果表明:腐蚀层主要为多种铁的硫化物与氧化物和PbS,还含有少量As、Ge、Ga、Se和Zn等元素;水冷壁管沉积物内层和中层富集Fe、S、Pb和Zn元素,主要以FeS、FeS2、PbS,ZnS和ZnAl1.04S2.13形式存在,但Pb仅在内层富集;外层以硅铝酸盐、铝酸盐为主,含有少量硫化物.结合热力学计算可知,沉积层中Pb和Zn元素的富集,主要源于烟煤燃烧中析出的气态含Pb和Zn组分同H2S反应生成的,它们主要以冷凝和热泳沉积的方式到达壁面.沉积物中Zn和Pb富集量约是煤中Zn和Pb含量的3～4个数量级,可以用于评估炉内水冷壁管材硫化物的腐蚀程度.

关键词：超低排放、燃煤锅炉、低氮燃烧、水冷壁、高温腐蚀

所属期刊栏目：40

分类号：TK224(蒸汽动力工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2021-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：8058-8066,中插22