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Walsn探索高温腐蚀防控与解决之道

发布时间:2021-09-01 11:33

  政策背景:

  “智慧电厂”所涵盖的安全生产、智能化、巡检诊断、燃料优化等诸多方面都在进行绿色革新。传统燃煤发电企业面临着安全、效率、减排的多重考验,燃烧优化技术领域技术的突破,是破解难题的根本。如何提高锅炉的燃烧效率?如何降低水冷壁高温腐蚀风险,提高设备安全性?

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  如何提高锅炉的燃烧效率,防控水冷壁高温腐蚀,延长锅炉的使用寿命,是Walsn的工程师们不断寻找解决方案的动力。

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  水冷壁高温腐蚀的原因

  高温腐蚀是炉内高温烟气与金属壁面相互作用的一个复杂的物理化学过程。主要是因为风粉组织不好或过量空气系数偏低,在近壁附近形成高浓度的CO,煤中硫元素在高浓度CO的还原性气氛下更容易生成H2S,从而使负价硫离子对管壁造成腐蚀。锅炉采用大比例燃尽风等低氮燃烧技术后,主燃区欠氧较严重,生成大量CO与H2S,引起严重的水冷壁高温腐蚀,导致设备的使用寿命大大降低,甚至导致安全事故。

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  某电厂锅炉水冷壁高温腐蚀

  CO在线监测与高温腐蚀的相关性

  H2S浓度与CO浓度具有线性相关性,CO浓度高则H2S浓度也高,因此通过实时监测CO可对高温腐蚀的趋势以及严重程度进行判断。

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  CO在线监测与对贴壁风的作用

  贴壁风的使用是为了在水冷壁壁面形成风层,降低CO和H2S的近壁浓度并阻挡其向壁面扩散,从而可以减缓高温腐蚀。但是贴壁风量较小,每个喷口的动量较低,而炉膛高温烟气具有相当大的粘性,贴壁风的穿透距离不好判断。另外,贴壁风所含氧量在遇到CO后会迅速燃烧,在贴壁CO浓度不清楚的情况下贴壁风开度也不好判断。

  实时在线CO数据的必要性

  炉内燃烧本身就有较大的波动,在负荷波动、配风改变的情况下近壁氛围也存在较大波动,因此对水冷壁近壁CO浓度的监测需要做到连续且实时,采用便携式分析仪测量的散点数据与运行参数难以对应,因此对配风调整难以起到指导作用。

  如果可以实时连续测量水冷壁近壁范围的CO浓度,便可以对锅炉配风以及贴壁风的调整提供数据支撑,通过降低近壁CO浓度便可方便的知道高温腐蚀的严重程度以及调整是否有效。

  Walsn工程师们给出了答案

  Walsn开发了在线烟道CO监测系统和炉膛CO监测系统,以及基于CO+O2双参量的精细配风优化燃烧控制技术。

  在线烟道CO监测系统:通过在省煤器出口左、右侧烟道在线监测CO,根据CO数值对O2做出实时修正,确保燃烧在最佳空气量下进行,从而实现动态风量匹配,提高燃烧效率。

  在线炉膛CO监测系统:在燃烧器区域水冷壁安装炉膛在线监测CO,总结CO与炉膛出口NOx的变化规律给出合适的燃尽风率;同时总结燃烧器配风方式与炉膛CO浓度之间的规律,摸索出最佳的配风方式,从而减缓或防控高温腐蚀的发生。

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  发明专利 2018111758904:一种基于CO检测的锅炉燃烧优化方法、系统和数据库

  应用

  目前已在江西、河北等地的电厂项目上应用,该电厂应用本技术后,锅炉效率有效提升,炉膛CO浓度从10%减少至2%,降低4倍,有效降低了锅炉高温腐蚀/结焦风险,某电厂根据CO调整后效果见下图。

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调整前后CO浓度对比