600MW旋流对冲炉高温腐蚀的模拟研究文献综述

 2022-10-23 10:10:26

文献综述(或调研报告):

1.研究背景

近几年随着电力工业发展,国内投产了一大批超临界或超超临界及600MW以上的大容量机组, 其配套锅炉有很大一部分为前后墙对冲燃烧方式。[1]

现阶段我国实行了更为严格的火电厂污染物排放标准,重点地区的新建燃煤电厂NOx的排放标准降低到50mg/Nm3,燃煤机组普遍进行了低氮燃烧器改造,这就造成了炉膛水冷壁处缺氧燃烧,形成强还原性气氛。煤炭中的黄铁矿在燃烧过程中极易转化为腐蚀性极强的硫化氢气体,又因为水冷壁管道壁面温度较高,大大加快了高温腐蚀的进程。通过对水冷壁高温腐蚀的状况进行研究可以发现,管道减薄区域往往又是积灰严重区域,积灰将加快高温腐蚀的速率,存在积灰时腐蚀速率高达2.0mm/a~2.5mm/a。当水冷壁管道因腐蚀减薄到一定程度时,就会造成“爆管”事故,严重影响电厂的经济效益和安全运行。

2.研究现状

2.1高温腐蚀类型

水冷壁的高温腐蚀是一个复杂的物理化学过程,主要与水冷壁附近的温度、气体成分、煤质成分和煤粒的运动状况有关。[2]

在燃煤锅炉中,高温腐蚀类型大致分为硫酸盐型、氯化物型、硫化物型及其混合型。硫酸盐型腐蚀主要发生在高温受热面上;氯化物型和硫化物型腐蚀主要发生在燃烧器高温区域的水冷壁管上。水冷壁的高温腐蚀通常是由这3种类型腐蚀复合作用的结果。[3]

2.1.1硫化物型腐蚀

含硫燃料在还原性环境下燃烧,将会产生大量的H2S气体。研究表明当空气中的氧含量低于1%H2S气体含量就开始不断增加,并且氧含量越低,H2S气体含量增加的越快。腐蚀性气体H2S会扩散渗透到Fe3O4中,与其中的Fe0发生反应,也会直接与金属Fe发生反应。[4]

2.1.2硫酸盐型腐蚀

出现硫酸盐型腐蚀的主要原因是锅炉燃烧的原煤中碱性物质通过化学反应生成硫酸盐以及焦硫酸盐等化合物对水冷壁等部位进行腐蚀,腐蚀过程中通常会有结渣或者结焦等现象发生。[5]

2.1.3氯化物型腐蚀

氯化物型腐蚀的形成:在炉内高温下,原煤中的NaCl易与H2O、SO2、SO3反应,生成硫酸盐(Na2SO4) 和HCl 气体。同时,凝结在水冷壁上的NaCl也会和硫酸盐发生反应,生成HCl气体。因此,沉积层中的HCl浓度要比烟气中的高很多,致使受热面管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏。[6]

2.2腐蚀影响因素

影响此类高温腐蚀的因素主要是以下几个方面:腐蚀区域的还原性气氛、水冷壁的温度条件和燃煤性质。

2.2.1还原性氛围

随着我国火力发电机组容量与参数的提高,工质温度不断提高,使超临界及超超临界锅炉受热面普遍存在高温腐蚀. 我国动力用煤含硫量高,炉内多采用低NOX燃烧技术形成还原性气氛,造成锅炉水冷壁部位高温腐蚀尤为严重。[6]

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