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Walsn探索高溫腐蝕防控與解決之道

發布時間:2021-09-01 11:33

  政策背景:

  “智慧電廠”所涵蓋的安全生產、智能化、巡檢診斷、燃料優化等諸多方面都在進行綠色革新。傳統燃煤發電企業面臨著安全、效率、減排的多重考驗,燃燒優化技術領域技術的突破,是破解難題的根本。如何提高鍋爐的燃燒效率?如何降低水冷壁高溫腐蝕風險,提高設備安全性?

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  如何提高鍋爐的燃燒效率,防控水冷壁高溫腐蝕,延長鍋爐的使用壽命,是Walsn的工程師們不斷尋找解決方案的動力。

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  水冷壁高溫腐蝕的原因

  高溫腐蝕是爐內高溫煙氣與金屬壁面相互作用的一個復雜的物理化學過程。主要是因為風粉組織不好或過量空氣系數偏低,在近壁附近形成高濃度的CO,煤中硫元素在高濃度CO的還原性氣氛下更容易生成H2S,從而使負價硫離子對管壁造成腐蝕。鍋爐采用大比例燃盡風等低氮燃燒技術后,主燃區欠氧較嚴重,生成大量CO與H2S,引起嚴重的水冷壁高溫腐蝕,導致設備的使用壽命大大降低,甚至導致安全事故。

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  某電廠鍋爐水冷壁高溫腐蝕

  CO在線監測與高溫腐蝕的相關性

  H2S濃度與CO濃度具有線性相關性,CO濃度高則H2S濃度也高,因此通過實時監測CO可對高溫腐蝕的趨勢以及嚴重程度進行判斷。

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  CO在線監測與對貼壁風的作用

  貼壁風的使用是為了在水冷壁壁面形成風層,降低CO和H2S的近壁濃度并阻擋其向壁面擴散,從而可以減緩高溫腐蝕。但是貼壁風量較小,每個噴口的動量較低,而爐膛高溫煙氣具有相當大的粘性,貼壁風的穿透距離不好判斷。另外,貼壁風所含氧量在遇到CO后會迅速燃燒,在貼壁CO濃度不清楚的情況下貼壁風開度也不好判斷。

  實時在線CO數據的必要性

  爐內燃燒本身就有較大的波動,在負荷波動、配風改變的情況下近壁氛圍也存在較大波動,因此對水冷壁近壁CO濃度的監測需要做到連續且實時,采用便攜式分析儀測量的散點數據與運行參數難以對應,因此對配風調整難以起到指導作用。

  如果可以實時連續測量水冷壁近壁范圍的CO濃度,便可以對鍋爐配風以及貼壁風的調整提供數據支撐,通過降低近壁CO濃度便可方便的知道高溫腐蝕的嚴重程度以及調整是否有效。

  Walsn工程師們給出了答案

  Walsn開發了在線煙道CO監測系統和爐膛CO監測系統,以及基于CO+O2雙參量的精細配風優化燃燒控制技術。

  在線煙道CO監測系統:通過在省煤器出口左、右側煙道在線監測CO,根據CO數值對O2做出實時修正,確保燃燒在最佳空氣量下進行,從而實現動態風量匹配,提高燃燒效率。

  在線爐膛CO監測系統:在燃燒器區域水冷壁安裝爐膛在線監測CO,總結CO與爐膛出口NOx的變化規律給出合適的燃盡風率;同時總結燃燒器配風方式與爐膛CO濃度之間的規律,摸索出最佳的配風方式,從而減緩或防控高溫腐蝕的發生。

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  發明專利 2018111758904:一種基于CO檢測的鍋爐燃燒優化方法、系統和數據庫

  應用

  目前已在江西、河北等地的電廠項目上應用,該電廠應用本技術后,鍋爐效率有效提升,爐膛CO濃度從10%減少至2%,降低4倍,有效降低了鍋爐高溫腐蝕/結焦風險,某電廠根據CO調整后效果見下圖。

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調整前后CO濃度對比


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