變更煤種后水冷壁橫向裂紋和爆管原因分析

鍋爐變更煤種后水冷壁橫向裂紋和爆管原因分析及對(duì)策何紅光研究員西安熱工研究院有限公司2010年4月

1簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)大型機(jī)組鍋爐變更煤種后，由于種種原因，鍋爐水冷壁向火側(cè)外壁出現(xiàn)腐蝕、疲勞裂紋，甚至爆管，爐膛內(nèi)嚴(yán)重結(jié)渣甚至?xí)鸢踩鹿实?，造成非?jì)劃停機(jī)次數(shù)增加，直接影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。國(guó)內(nèi)某臺(tái)大型鍋爐的水冷壁管向火側(cè)外壁有大量的橫向裂紋。通過(guò)研究分析，找出了影響鍋爐水冷壁管橫向裂紋和爆管的主要因素。由于摻燒高揮發(fā)份煙煤，爐內(nèi)局部煙溫過(guò)高、水吹灰、快速頻繁啟動(dòng)和煙氣中腐蝕氣體的影響，水冷壁管壁組件局部受高溫和冷熱溫度交變，以及腐蝕性氣體的共同作用，水冷壁金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕疲勞，形成橫向裂紋和爆管。2通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，減少燃燒器區(qū)域的局部高溫、還原性氣氛和腐蝕性氣體，以及建議改進(jìn)和優(yōu)化水吹灰運(yùn)行方式等措施，從而提高鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。3內(nèi)容煤的種類、生成與主要特點(diǎn)中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤炭分類及特征電廠鍋爐設(shè)備和燃料鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)水冷壁管橫向裂紋和爆管分析防止水冷壁管高溫氧化和腐蝕結(jié)論與建議4A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)煤的種類1.腐植煤

2.殘植煤

3.腐泥煤5A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)腐植煤生成來(lái)源：高等植物大致了解植物的進(jìn)化歷程、分類名稱來(lái)源：腐殖酸儲(chǔ)量大、分布廣，主要研究、利用對(duì)象分為四類：

1.泥炭

2.褐煤

3.煙煤

4.貧煤

5.無(wú)煙煤煤化程度低，一般稱為年輕煤（或低階煤）煤化程度高，一般稱為年老煤或高階煤煤炭生產(chǎn)、加工及利用6A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)殘植煤生成來(lái)源：高等植物殘骸中對(duì)生物化學(xué)作用最穩(wěn)定組分富集而成。儲(chǔ)量很少，夾雜在腐殖煤中，有時(shí)能構(gòu)成有價(jià)值的單獨(dú)煤層。外觀光澤較暗，韌性較大

按穩(wěn)定組的主要成分分類：孢子殘植煤、角質(zhì)層殘植煤、樹皮殘植煤等特點(diǎn)：一般氫含量高，揮發(fā)分高，低溫焦油產(chǎn)率高，適于低溫干餾、加氫液化7A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)3.腐泥煤外觀：外觀暗淡、無(wú)光澤，塊狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)干后硬度、韌性極大，真密度一般小于1。生成來(lái)源：由低等植物（如藻類）形成。儲(chǔ)量很小，夾雜在腐殖煤中，有時(shí)也能形成單獨(dú)的可采每層。特性：低溫干餾產(chǎn)率高，適于低溫干餾。8A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)泥炭外觀：棕褐色或黑褐色的不均勻物質(zhì)，水分很大，一般可達(dá)85~95%，經(jīng)風(fēng)干后可降低至25~35%，干燥后為土狀碎塊。特性：有膠體特性，能將水吸入其微孔結(jié)構(gòu)而不膨化，含有腐殖酸，有很強(qiáng)的吸附能力；含有未分解的植物組織（糖類）。用途：主要做有機(jī)肥料，也可做燃料。9A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)褐煤外觀：褐色（少數(shù)為黑色），密度較小，硬度較小，水分較大，天然狀態(tài)水分為30~60%，空氣干燥后仍有10~30%。與泥炭的區(qū)別：不含有未分解的植物組織（糖類）；與煙煤的區(qū)別：含有腐殖酸。特性：易風(fēng)化破裂，不宜于長(zhǎng)期存放揮發(fā)分很高，宜于作氣化原料10A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)煙煤外觀：黑色，有一定光澤，密度較高，硬度較大，真密度約在1.20~1.45。特點(diǎn)：品種多、分布廣、最重要的煤種。分類：通常劃分為：長(zhǎng)焰、氣、肥、焦、瘦、貧煤。又可劃分為：氣、肥、焦、瘦煤有粘結(jié)性，稱為粘結(jié)性煤或煉焦煤；褐煤、長(zhǎng)焰、貧煤、無(wú)煙煤沒(méi)有粘結(jié)性稱為不粘性煤或非煉焦煤。11A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)無(wú)煙煤外觀：灰黑色，有金屬光澤，一般硬度最大，密度最大，真密度約在1.40~1.70。特性：揮發(fā)分最低，碳含量高，熱值高。12A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)B.煤的生成1.地層系統(tǒng)與地質(zhì)年代2.主要成煤期3.腐殖煤的生成過(guò)程13A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)地層系統(tǒng)與地質(zhì)年代地層系統(tǒng)：時(shí)代地層單位（由大到?。河?、界、系、統(tǒng)常見代表符號(hào)：泥盆系D、石炭系C、二疊系P、三疊系T、侏羅系J、白堊系K、第三系R（細(xì)分為五統(tǒng)：E1~E3、N1~N2)，帶下腳標(biāo)1、2、3表示早、中、晚（或上、中、下）統(tǒng)。14A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)地質(zhì)年代地質(zhì)年代單位（由大到?。褐妗⒋?、紀(jì)、世。年代地層與地質(zhì)年代一一對(duì)應(yīng)。地球年齡約60億，生物出現(xiàn)約46億年前，0.65億年前恐龍滅絕，約360萬(wàn)年前人類出現(xiàn)，人類文明開始5000年前。15A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)主要成煤期煤炭生成從（古生代）泥盆紀(jì)開始，經(jīng)過(guò)石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、（中生代）三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)，到（新生代）第三紀(jì)結(jié)束。16A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)主要成煤期１.古生代的石炭紀(jì)和二迭紀(jì)（3.2~2.3億年前），成煤植物主要是孢子植物，主要煤種為煙煤和無(wú)煙煤。

２.中生代的侏羅紀(jì)（1.95~1.40億年前），成煤植物主要為裸子植物，主要煤種為煙煤和無(wú)煙煤。

３.新生代的第三紀(jì)（0.80~0.03億年前），成煤植物主要為被子植物，主要煤種為褐煤和煙煤。17A.煤的種類、生成與主要特點(diǎn)腐植煤的生成過(guò)程泥炭化階段（生化作用）煤化階段（1）成巖作用階段（泥炭變?yōu)楹置海ㄎ锢砘瘜W(xué)作用）（2）變質(zhì)作用階段（褐煤、煙煤、無(wú)煙煤）

（主要為化學(xué)作用）溫度、壓力、時(shí)間三因素；

深成變質(zhì)、巖漿變質(zhì)和動(dòng)力變質(zhì)三種類型18B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征一、中國(guó)煤炭分類二、中國(guó)主要分類方法三、常見煤種煤質(zhì)特征及分布19B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征煤炭分類1.按煤化（變質(zhì)）程度，中國(guó)煤炭分成三大類：無(wú)煙煤、煙煤和褐煤。2.按煤化（變質(zhì)）程度及化工用途，各大類分成若干小類：（1）無(wú)煙煤分為無(wú)煙煤一、二、三號(hào)；（2）煙煤分為貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、氣肥煤、氣煤、

中粘煤、弱粘煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤共12個(gè)煤類；（3）褐煤分為褐煤一、二號(hào)；20B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征主要分類方法1.褐煤以透光率PM劃分成2小類（1、2號(hào)）；2.煙煤采用煤化程度指標(biāo)Vdaf和粘結(jié)性指標(biāo)(粘結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y或奧亞膨脹度b指標(biāo)）來(lái)劃分成12小類（長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤）；3.無(wú)煙煤采用煤化程度指標(biāo)Vdaf和Hdaf指標(biāo)來(lái)劃分成3小類(1、2、3號(hào)）。需注意：原煤樣灰分小于10%的不需減灰，灰分大于10%的煤樣需要用氯化鋅重液減灰后再分類。21B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征

主要分類指標(biāo)采用煤的煤化程度參數(shù)(干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf、透光率PM）來(lái)區(qū)分無(wú)煙煤、貧煤、煙煤和褐煤：無(wú)煙煤：Vdaf

≤

10.00%貧煤：Vdaf10.01%-20.00%（動(dòng)力用煤劃分）煙煤：Vdaf>20.01%

褐煤：Vdaf

>37%

PM≤

30%定義為低質(zhì)褐煤

PM=30%-50%定義為高品質(zhì)褐煤，

Qgr,maf≤24MJ/kg

*褐煤與煙煤中的長(zhǎng)焰煤劃分時(shí)輔以恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量Qgr,maf指標(biāo)。22B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征發(fā)電煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件（GB/T7562-1998）23B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征常見煤種煤質(zhì)特征褐煤：水分大、揮發(fā)分高、密度小，含氧量常高達(dá)15%~30%，在空氣中易于風(fēng)化碎裂變質(zhì)，發(fā)熱量低，易著火、結(jié)渣、沾污和燃盡，堆放易自然。主要形成于侏羅紀(jì)、第三紀(jì)。主要分布：

1.內(nèi)蒙古東部（寶日希勒、伊敏、扎賚諾爾、霍林河、大雁、平莊礦區(qū)）（約占全國(guó)褐煤儲(chǔ)量的79%）；

2.山東龍口礦區(qū)；

3.云南小龍?zhí)?、昭通礦區(qū)。24B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征常見煤種煤質(zhì)特征低階煙煤（包括：長(zhǎng)焰煤、不粘結(jié)煤、弱粘煤）：水分較高，揮發(fā)分較高(Vdaf

>20%),無(wú)粘結(jié)性或較低（G<35)，主要形成于侏羅紀(jì)（J1-J2)。主要分布西北地區(qū)：1.新疆大部分礦區(qū)2.甘肅（靖遠(yuǎn)、華亭、窯街礦區(qū)）、寧夏（靈武礦區(qū)）、青海（大通礦區(qū)）3.陜西北部（黃陵、彬長(zhǎng)礦區(qū)）、內(nèi)蒙(神府、東勝礦區(qū)）4.東北部分礦區(qū)（遼寧阜新、鐵法礦區(qū)等）25B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征常見煤種煤質(zhì)特征煉焦煤（氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤）：有粘結(jié)性。全國(guó)各地都有分布，大的礦區(qū)有：黑龍江（雞西、雙鴨山、鶴崗礦區(qū)）、河北（開灤礦區(qū)）、山西（大同、平朔、汾西礦區(qū)）、山東大部、河南（義馬、平頂山礦區(qū)）、安徽（淮南礦區(qū)）等。26B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征常見煤種煤質(zhì)特征貧煤、無(wú)煙煤：無(wú)粘結(jié)性低揮發(fā)分煤主要分布：山西(西山、陽(yáng)泉、潞安、晉城礦區(qū))、河南（鄭州、焦作礦區(qū)）、云南、貴州、四川、湖南、江西、廣東、廣西、福建等南方省份大部分礦區(qū)。27B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征28B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征煤種無(wú)煙煤貧煤弱粘煤不粘煤長(zhǎng)焰煤褐煤主要分布地區(qū)山西（40%）貴州（30%）山西（60%）陜西（50%）山西（40%）內(nèi)蒙+陜西（>50%）新疆（50%）內(nèi)蒙北部（70%）其它地區(qū)河南、四川、云南、河北、北京、福建、廣東、湖南河南、陜西寧夏、甘肅、新疆內(nèi)蒙、山西、東北三省、甘肅、陜西云南、東北三省、山東、廣西、廣東不同煤種主要分布地區(qū)29B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征中國(guó)聚煤區(qū)劃分示意圖

I——東北內(nèi)蒙古晚侏羅世聚煤區(qū)II——西北早、中侏羅世聚煤區(qū)

III——華北石炭二疊紀(jì)聚煤區(qū)IV——滇藏中、新生代聚煤區(qū)

V——華南晚二疊世聚煤區(qū)VI——臺(tái)灣第三紀(jì)聚煤區(qū)30B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量、產(chǎn)量和發(fā)電用煤量探明保有儲(chǔ)量10000億噸以上，居世界第二，僅次于美國(guó)；其中動(dòng)力煤占全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量70%以上；西北、華北動(dòng)力煤儲(chǔ)量占全國(guó)的80%以上。工業(yè)發(fā)達(dá)的華東地區(qū)僅占1.73%；2009年，中國(guó)原煤產(chǎn)量約30.2億噸，比上年增加9.2%2009年6000千瓦及以上機(jī)組用煤14億噸，比上年增加6.08%31

煤灰熔融溫度（ST），℃＞1500≥1350～1500≥1250～＜1350≥1150～＜1250＜1150無(wú)煙煤（%）

32.5524.4114.1722.316.56煙煤（%）

33.2323.7013.5616.8412.67褐煤（%）

21.1319.7228.1725.355.63低灰熔點(diǎn)煤ST≤1250℃在我國(guó)動(dòng)力用煤中所占比例大約在30%左右，見上表我國(guó)不同類別煤的灰熔融溫度分布范圍32B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征

灰組份的熔點(diǎn)溫度及化學(xué)特性

元素氧化物熔點(diǎn)(℃)化學(xué)特性化合物熔點(diǎn)(℃)SiSiO21715酸性Na2SiO3877AlAl2O32043酸性K2SiO3977TiTiO21838酸性Al2O3-Na2O-6SiO21099FeFe2O31566堿性Al2O3-K2O-6SiO21149CaCaO2521堿性FeSiO31143MgMgO2799堿性CaO-Fe2O31249NaNa2O1277℃升華堿性CaO-MgO-2SiO21390kK2O349℃分解堿性CaSiO3154033B.中國(guó)煤炭與動(dòng)力用煤分類及特征341號(hào)爐爐膛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料35制粉系統(tǒng)試驗(yàn)取樣點(diǎn)簡(jiǎn)圖C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料36煤粉分配器內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)拍圖C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料時(shí)間換管位置爐膛標(biāo)高換管數(shù)量（根）（m）2008年9月A側(cè)墻（后）4197A側(cè)墻（后）3535A側(cè)墻（前）

B側(cè)墻（后）

B側(cè)墻（前）

2009年2月A側(cè)墻（后）237A側(cè)墻（前）35138A側(cè)墻（前）

A側(cè)墻（前）4117B側(cè)墻（后）

B側(cè)墻（后）3835B側(cè)墻（后）4128西北角206東南角17737C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料38符號(hào)符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤（晉北煙煤）神華煤準(zhǔn)格爾煤全水分Mt%9.615.714.0空氣干燥基水分Mad%2.853.165.84收到基灰分Aar%19.779.8718.52干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf%32.3134.3238.24收到基碳Car%58.8660.9453.74收到基氫Har%3.363.613.25收到基氮Nar%0.790.710.97收到基氧Oar%6.988.779.05全硫St,ar%0.630.40.47收到基高位發(fā)熱量Qgr,arMJ/kg-23.9020.95收到基低位發(fā)熱量Qnet,arMJ/kg22.4422.8019.95哈氏可磨指數(shù)HGI/585867煤灰變形溫度DT×103℃1.101.10>1.50煤灰軟化溫度ST×103℃-1.14>1.50煤灰半球溫度HT×103℃1.191.16>1.50煤灰流動(dòng)溫度FT×103℃1.271.19>1.50煤灰中二氧化硅SiO2%50.4141.7433.03煤灰中三氧化二鋁Al2O3%15.7314.9150.01煤灰中三氧化二鐵Fe2O3%3.468.473.16煤灰中氧化鈣CaO%3.9320.834.11煤灰中氧化鎂MgO%1.271.670.50煤灰中氧化鈉Na2O%2.330.570.16煤灰中氧化鉀K2O%2.331.170.25煤灰中二氧化鈦TiO2%1.590.501.70煤灰中三氧化硫SO3%1.287.200.01煤灰中二氧化錳MnO2%-0.1900.04439電廠燃煤數(shù)據(jù)C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料40試驗(yàn)期間入爐煤發(fā)熱量變化情況試驗(yàn)期間入爐煤揮發(fā)分變化情況C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料41試驗(yàn)期間入爐煤硫分變化情況C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料42燃煤的著火溫度比較煤粉不同停留時(shí)間下燃盡速度曲線（一維火焰爐工況2）C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料43神華煤摻燒準(zhǔn)格爾煤后結(jié)渣特性的變化趨勢(shì)C.電廠鍋爐設(shè)備和燃料一維火焰爐渣棒結(jié)渣情況（神華煤）

44D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)45爐膛水冷壁取樣孔布置圖共28個(gè)取樣孔D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)46爐膛燃燒器水冷壁區(qū)域煙氣取樣點(diǎn)示意圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)47爐膛水冷壁管壁溫度測(cè)點(diǎn)布置圖工況編號(hào)工況內(nèi)容試驗(yàn)日期試驗(yàn)時(shí)間電負(fù)荷MW磨運(yùn)行方式表盤氧量%T1基礎(chǔ)102-2510:30-12:00500停14/164.5T2基礎(chǔ)202-2701:40~03:403005臺(tái)磨7.2T3500MW變氧量03-0209:15~10:45500停14/164.5T403-0310:10~11:40500停14/164.1T503-0313:20~14:50500停14/163.5T6變防焦風(fēng)03-0315:10~16:40500停14/163.6T7變氧量03-0316:50~17:40500停14/163.8T8變磨組合03-0614:10-15:40500停11/173.5T9變二次風(fēng)旋流強(qiáng)度03-0609:40~11:10500停11/173.5T1003-0613:45~15:15500停11/173.6T1103-0616:00~17:30500停11/173.8T1203-0712:50~14:10500停11/173.5T13變氧量03-0714:30~16:00500停11/173.9T14停中層磨03-0810:30~12:00500停14/123.5T15習(xí)慣風(fēng)速03-0909:40~11:10500停14/123.5T16高風(fēng)速03-0913:00~14:15500停14/123.7T17低風(fēng)速03-0915:00~16:20500停14/123.6T18停中層磨03-1014:10~15:40500停12/183.7T19低負(fù)荷103-1201:50~03:00350停6.1T20低負(fù)荷23-1301:30~02:40270停8.1T21低負(fù)荷33-1303:00~04:10300停7.3T22400MW變氧量3-1409:15~10:10400停11/175.5T233-1410:30~11:30400停11/174.9T243-1411:40~12:30400停11/174.5T25450MW變氧量3-1414:30~15:25450停11/175.0T263-1415:40~16:40450停11/174.6T273-1415:55~17:55450停11/174.1T28旋流微調(diào)3-1916:25~16:00500停14/123.5T29二次風(fēng)擋板60%3-1918:20~19:20500停14/123.548燃燒調(diào)整試驗(yàn)工況表D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)49（A側(cè)墻）（B側(cè)墻）燃燒器區(qū)域A、B兩側(cè)墻結(jié)渣情況D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)50

（前墻）（后墻）

燃燒器區(qū)域前、后墻結(jié)渣情況D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)5142m標(biāo)高處結(jié)渣情況47m防焦風(fēng)噴口處結(jié)渣情況D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)5217磨#4燃燒器冷態(tài)火花示蹤圖片（2007年5月華北電力研究院試驗(yàn)結(jié)果）D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)主爆口向火側(cè)主爆口橫向條紋橫向條紋向火側(cè)爆口金相A取樣點(diǎn)能譜分析垢樣取樣點(diǎn)圖1送檢管樣宏觀照片53D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)54變氧量工況側(cè)墻標(biāo)高38m處貼壁氧量分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)55變氧量工況前后墻標(biāo)高38m處貼壁氧量分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)56變氧量工況側(cè)墻標(biāo)高38m處貼壁一氧化碳分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)57變氧量工況前后墻標(biāo)高38m處貼壁一氧化碳分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)不同氧量條件下，A、B側(cè)墻區(qū)域氧量值均較高，大多在2.0%以上；相比較而言，前后墻由于沒(méi)有布置燃燒器，為流動(dòng)的死滯區(qū)，氧量值較低，大多在2.0%以下；個(gè)別區(qū)域氧含量甚至低于1.0%，CO含量超過(guò)5000ppm?？傮w來(lái)看，爐內(nèi)不存在大面積的較強(qiáng)還原性氣氛。測(cè)試結(jié)果也表明A、B墻以及前后墻H2S的含量均較低，僅有個(gè)別點(diǎn)超過(guò)50ppm。58D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)59變氧量工況水冷壁貼壁煙氣溫度沿爐膛高度分布圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)60不同二次風(fēng)旋流強(qiáng)度爐內(nèi)溫度分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)61不同磨組合工況爐內(nèi)溫度分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)62不同一次風(fēng)速爐內(nèi)溫度分布D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)6321%盤路管開度與水冷壁溫度的關(guān)系D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)64不同負(fù)荷水冷壁最高管壁溫度（表盤值）比較D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)65工況1爐膛貼壁煙氣溫度的測(cè)量結(jié)果D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)66

1號(hào)爐水力吹灰器布置圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)67500MW吹灰試驗(yàn)爐膛41m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)68500MW吹灰試驗(yàn)爐膛38m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)69500MW吹灰試驗(yàn)爐膛35m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)70500MW吹灰試驗(yàn)爐膛25m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)71500MW吹灰試驗(yàn)爐膛25m標(biāo)高前后墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)72500MW吹灰試驗(yàn)爐膛20m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)位置500MW300MWXYZXYZ水冷壁下聯(lián)箱膨脹指示器前墻055363054347后墻035367032355標(biāo)高膨脹指示器A前850313900300A后050317047307B前570318550307B后01033170105305標(biāo)高實(shí)測(cè)A前45--40--A后38--35--B前45--40--B后43--40--73表中：X-爐膛寬度方向坐標(biāo)；Y-爐膛深度方向坐標(biāo)；Z-爐膛高度方向坐標(biāo)不同鍋爐負(fù)荷爐體膨脹指示器記錄值（mm）D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)74

磨切換過(guò)程爐膛41m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖磨切換過(guò)程爐膛38m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)75圖5-12磨切換過(guò)程爐膛35m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖圖5-13磨切換過(guò)程爐膛25m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)76圖5-14磨切換過(guò)程爐膛25m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖圖5-15磨切換過(guò)程爐膛20m標(biāo)高兩側(cè)墻管壁溫度變化圖D.鍋爐測(cè)點(diǎn)、燃燒調(diào)整和檢測(cè)77圖5-16啟爐階段磨投運(yùn)對(duì)水冷壁壁溫的影響E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析煤中硫分變化對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響硫分為四類：St=SO+SP+SS+SESt煤中全硫，＜1%，有機(jī)硫?yàn)橹?，?%，黃鐵礦硫?yàn)橹?0~70%，有機(jī)硫?yàn)?0~40%SO有機(jī)硫，490℃左右熱解完畢SP黃鐵礦硫，580℃左右熱解完畢SS硫酸鹽硫，硫酸鈣大于1450℃，硫酸鎂1110℃，SS一般不超過(guò)0.1~0.2%SE元素硫，很少，可忽略不計(jì)78E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析水冷壁高溫氧化由此可見，水冷壁向火面處于高溫?zé)煔猸h(huán)境。金屬材料在高溫氧化性介質(zhì)環(huán)境中會(huì)與氧氣以及含氧化性氣體，如H2O，SO2，CO2等發(fā)生下述氧化反應(yīng)：Fe+1/2O2=FeO3FeO+1/2O2=Fe3O42Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3Fe+CO2=FeO+COFe+H2O=FeO+H279E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析金屬氧化初始，氧被吸附于金屬表面并可能反應(yīng)形成氧化物膜，且迅速覆蓋金屬表面。固態(tài)氧化膜在一定程度上阻滯了金屬與介質(zhì)間的物質(zhì)傳遞,因而起到了一定的保護(hù)作用。但是由于燃燒器二次風(fēng)旋流較大高溫的回流煙氣頻繁沖刷水冷壁，水冷壁管由于內(nèi)外溫差形成交替作用的熱應(yīng)力，管表面保護(hù)性氧化膜發(fā)生破裂與剝離，形成氧化皮。氧化皮的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于鋼材，從而進(jìn)一步提高水冷壁管內(nèi)外溫差，促進(jìn)熱應(yīng)力的產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)。80E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析硫化物型腐蝕

鍋爐檢測(cè)表明水冷壁附近煙氣中氧量較低，并存在較少的還原性氣氛，少量的H2S。H2S是導(dǎo)致受熱面高溫腐蝕的主要因素之一。當(dāng)爐內(nèi)燃燒工況不良、配風(fēng)不合理時(shí)，在水冷壁附近易形成局部還原性氣氛，當(dāng)管壁溫度達(dá)到450℃左右時(shí)，H2S可以與金屬鐵與氧化鐵反應(yīng)生成硫化鐵，然后硫化鐵與純金屬反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的共晶體，發(fā)生腐蝕。反應(yīng)方程式如下：

81E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析

H2S+Fe=FeS+H2↑

H2S+FeO=FeS+H2OFeS再繼續(xù)氧化成Fe2O3,使壁面受到破壞。這個(gè)腐蝕過(guò)程在近350℃及大于以上溫度時(shí)進(jìn)行的很迅速。E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析硫酸鹽型腐蝕當(dāng)水冷壁管壁溫度在310~420℃下，正常的氧化使管壁面形成Fe2O3層，燃料燃燒時(shí)升華出來(lái)的鹼性金屬氧化物Na2O及K2O，凝結(jié)在管壁上，然后與煙氣中的SO3化合形成Na2SO4及K2SO4（M2SO4用表示）。M2SO4有粘性，可捕捉灰粒，粘結(jié)成灰層，于是灰表面溫度上升，外面形成渣層，最外層成流渣層。然后煙氣中的穿過(guò)灰渣層，在灰渣層內(nèi)部發(fā)生以下反應(yīng)：3M2SO4(結(jié)積渣層中)+Fe2O3（管壁氧化層）

+3SO3（煙氣中）→2M3Fe(SO4)3（固態(tài)）研究也表明在500℃以下SO3對(duì)碳鋼的腐蝕量較小，當(dāng)溫度大于550℃時(shí)腐蝕量才急劇增大。83E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析檢測(cè)表明：滿足硫化物腐蝕和加劇硫酸鹽腐蝕的溫度條件。41米標(biāo)高背火側(cè)水冷壁管壁溫度為430~440℃，個(gè)別管(A5-1)達(dá)到490℃。向火側(cè)管子表面溫度一般是介質(zhì)溫度加50℃，也就是說(shuō)，一般情況下，水冷壁表面溫度達(dá)到480~490℃，該水冷壁管(A5-1)達(dá)到540℃。也就是說(shuō)，其水冷壁向火側(cè)外壁溫已經(jīng)滿足硫化物腐蝕的溫度條件（450℃）。當(dāng)火焰沖刷水冷壁管，其表面溫度會(huì)進(jìn)一步提高，滿足加劇硫酸鹽腐蝕550℃的溫度條件。84E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析水吹灰引起水冷管的熱應(yīng)力受熱膨脹或受冷卻在水冷管內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力σ，其值由胡克定律所決定：σ=-αl×E×Δt式中：E—材料的彈性模量，MPa（400℃，12Gr1MoV彈性模量;αl—材料的線膨脹系數(shù)，1/℃;Δt—水冷壁管管壁溫度的變化值，Δt=t1-t0或t2-t0，℃。當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，鍋爐水冷壁溫度為t0。當(dāng)水冷壁管上的渣被吹掉后，管壁溫度迅速上升，溫度為t1。當(dāng)水冷壁上無(wú)灰渣或灰渣較少時(shí)，吹灰后水冷壁管壁溫迅速下降，溫度為t2。Δtmax=t1-t2時(shí)溫差最大。85E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析查表得到水冷壁管材在400℃的熱物性為：αl=12.49×10-61/℃；E=1.75×105MPa，水吹灰直接吹掃到無(wú)渣水冷壁管上，管壁溫度下降100℃，大約2-3分鐘管子又恢復(fù)到吹灰前狀態(tài)，大致計(jì)算得到水冷壁管收縮或加熱受阻時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力為218MPa。86E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析硬度檢驗(yàn)表明：爆口處的硬度與遠(yuǎn)離爆口處的硬度相當(dāng)。拉伸檢驗(yàn)表明：材質(zhì)的拉伸強(qiáng)度、塑性均滿足GB5310及DL438的要求。金相檢表明：爆口及遠(yuǎn)離爆口處的處基體組織為鐵素體＋珠光體＋少量貝氏體，珠光體、貝氏體區(qū)域已經(jīng)分散，晶界開始有碳化物析出，老化2－3級(jí)。87E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析在向火面有內(nèi)壁有大量的橫向裂紋，裂紋形態(tài)為楔形，表現(xiàn)為穿晶特征，從外壁向內(nèi)壁擴(kuò)展，裂紋區(qū)域內(nèi)有類似氧化腐蝕的特征。大量的裂紋都具有明顯的疲勞裂紋特征。背火面的內(nèi)外壁沒(méi)有裂紋特征。掃描電鏡觀察表明：原斷口上不但有高溫氧化后的特征，而且仍觀察到大量的腐蝕疲勞弧線特征，疲勞特征從外壁向內(nèi)壁延伸，部分區(qū)域有二次裂紋以及腐蝕坑特征。88E.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析能譜分析表明：向火側(cè)表層的灰樣中含有較高濃度的S元素。對(duì)外壁裂紋區(qū)域內(nèi)的成分分析中發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)存在著一定濃度的S、O等腐蝕性元素。從外壁向內(nèi)層的掃描中發(fā)現(xiàn)，雖然S、O等元素的濃度逐漸降低但仍保持較高濃度范圍。89F.水冷壁管橫向裂紋和爆管分析通過(guò)上述鍋爐試驗(yàn)和水冷壁管檢測(cè)可得到如下結(jié)論：爐膛內(nèi)燃燒器區(qū)域及上部水冷壁貼壁煙溫高造成水冷壁管表面氧化；水冷壁管表面存在硫化物和硫酸鹽性腐蝕；水吹灰對(duì)水冷壁造成了較大的交變熱應(yīng)力；磨煤機(jī)和鍋爐速頻繁啟動(dòng)等對(duì)水冷壁產(chǎn)生了一定的熱應(yīng)力。90F.防止水冷壁管高溫氧化和腐蝕經(jīng)過(guò)燃燒調(diào)整，使水冷壁貼壁氧量有所提高，以及水冷壁貼壁溫度有所降低調(diào)整前A側(cè)墻貼壁煙溫明顯高于調(diào)整后，對(duì)應(yīng)的氧量也達(dá)到2％的較低值。調(diào)整后盡管運(yùn)行氧量降低1個(gè)百分點(diǎn)，但貼壁氧量明顯提高（基本上大于4％），且更為均勻。所以，調(diào)整后明顯改變了火焰中心位置，有效避免了火焰貼墻的現(xiàn)象。本次調(diào)整在鍋爐安全性方面達(dá)到了如下效果：91F.防止水冷壁管高溫氧化和腐蝕92兩側(cè)墻不同位置貼壁氧量和煙溫分布G.結(jié)論與建議結(jié)論與建議通過(guò)對(duì)鍋爐的調(diào)整和檢測(cè)試驗(yàn)研究，指出由于受高溫?zé)煔?、水吹灰、快速頻繁啟動(dòng)、調(diào)峰和煙氣中硫的腐蝕等主要因素的影響，水冷壁管壁組件局部受冷熱應(yīng)力的交替作用，以及在腐蝕氣體的共同作用下水冷壁發(fā)生應(yīng)力腐蝕疲勞，形成橫向裂紋和爆管。通過(guò)鍋爐優(yōu)化燃燒調(diào)整試驗(yàn)和合理?yè)脚涓邠]發(fā)分煤，防止火焰沖刷水冷壁，造成局管部過(guò)熱。93G.結(jié)論與建議建議優(yōu)化和合理使用水吹灰器，防止頻繁、大水量吹掃結(jié)渣較少和無(wú)渣的水冷壁。盡量避免鍋爐快速、頻繁啟動(dòng)，以及快速改變鍋爐負(fù)荷，或超負(fù)荷運(yùn)行，造成鍋爐受熱面應(yīng)力過(guò)大?？刂茡脚涿旱幕胰埸c(diǎn)，合理配煤，防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣，出現(xiàn)影響鍋爐安全的事故?？刂迫济褐械牧蚝?，防止出現(xiàn)高溫和低溫腐蝕94G.結(jié)論與建議對(duì)1號(hào)爐貼壁氣氛的測(cè)量結(jié)果顯示，正常運(yùn)行時(shí)H2S含量較低。但不排除煤中含硫量增高，較低氧運(yùn)行或燃燒調(diào)整不當(dāng)?shù)葧r(shí)，燃燒區(qū)域出現(xiàn)還原性氣氛和腐蝕性氣體。經(jīng)運(yùn)行優(yōu)化后，排煙氧量降低，鍋爐效率提高，煤耗降低2g/kWh以上；由于再熱汽減溫水減少可降低煤耗0.5g/kWh左右；引、送風(fēng)機(jī)電流均降低5A左右，降幅達(dá)1.7%以上，可有效降低廠用電率。1號(hào)爐送、引風(fēng)機(jī)選型偏大，低負(fù)荷高氧量運(yùn)行對(duì)鍋爐效率及NOX排放影響較大，建議對(duì)送、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。95謝謝！96C.爐內(nèi)結(jié)渣對(duì)鍋爐安全的影響一般水冷壁污染數(shù)小時(shí)后其傳熱能力會(huì)降低30%~60%。爐內(nèi)結(jié)渣砸壞冷灰斗水冷壁管冷灰斗大量積渣，壓塌冷灰斗，水冷壁斷裂，水蒸汽大量外泄，造成鍋爐損壞和人員傷亡冷灰斗大量積渣，停爐清渣(XIN,TIE.ETC)大渣下落造成爐膛滅火在噴燃器出口處，可能會(huì)因結(jié)渣而擾亂煤粉氣流的正常噴射，引起氣流偏移，形成局部高溫，燒壞噴燃器對(duì)流受熱面塌灰導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)發(fā)生急劇變化，引起鍋爐滅火事故等97350MW機(jī)組屏下輕微結(jié)渣屏過(guò)下部屏過(guò)下聯(lián)箱出口98350機(jī)組神華煤混煤摻燒印尼煤燃燒器噴口

后墻燃燒器區(qū)域水冷壁99水冷壁管比溫度高引起高溫爆管

鍋爐水冷壁管爆口形狀100水冷壁管比溫度高引起高溫爆管鍋爐水冷壁爆管爆口形狀101鍋爐水冷壁高溫、腐蝕及應(yīng)力作用下的爆管

鍋爐水冷壁管腐蝕、撕裂爆管形狀102350機(jī)組神華煤混煤摻燒印尼煤熔融性渣塊103國(guó)內(nèi)600MW機(jī)組鍋爐冷灰斗坍塌104C.爐內(nèi)結(jié)渣對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響爐內(nèi)結(jié)渣熱阻增大，引起爐膛出口、排煙溫度升高，爐效降低，影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性再熱器大幅度投減溫水降低了機(jī)組的效率，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性爐內(nèi)火焰中心向后推移，引起受熱面高溫腐蝕高溫受熱面管壁超溫105125MW機(jī)組鍋爐對(duì)流受熱面結(jié)渣和沾污高過(guò)煙氣入口側(cè)高再煙氣入口側(cè)低再垂直管段高再煙氣出口側(cè)106高溫及腐蝕引起管壁減薄、脹粗

高溫再熱器管彎頭明顯脹粗過(guò)熱器直管管壁減薄107煤燃燒、結(jié)渣研究技術(shù)路線圖

D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)108D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)特征評(píng)價(jià)指標(biāo)基本數(shù)據(jù)的獲取按GB進(jìn)行常規(guī)分析并計(jì)算，可得指標(biāo)：Vdaf、Qnet,ar、Mt、Ad、ST、DT、（1）燃盡率B已燃燒的可燃質(zhì)占初始可燃質(zhì)的百分?jǐn)?shù)，其值越高，煤的燃盡特性越好。（2）煤粉氣流著火溫度IT煤粉氣流著火溫度測(cè)定爐測(cè)出的在特定條件下煤粉氣流的著火溫度，其值越高，煤粉氣流著火越難。（3）結(jié)渣指數(shù)Sc一維火焰爐渣型對(duì)比法所得的TPRI結(jié)渣指數(shù)。結(jié)渣109D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)源上沉積的灰渣依照其粘結(jié)的緊密程度由強(qiáng)到弱可分為熔融、粘熔、強(qiáng)粘聚、粘聚、弱粘聚、微粘聚和附著灰等7個(gè)等級(jí)。（4）反應(yīng)指數(shù)RI、燃盡指數(shù)Cb熱重分析可測(cè)反應(yīng)指數(shù)越大，煤樣著火越困難。燃盡指數(shù)Cb。該指數(shù)越大，煤樣燃盡越難。（5）灰熔點(diǎn)類型結(jié)渣指數(shù)RT灰熔點(diǎn)類型結(jié)渣指數(shù)RT由弱還原性氣氛和氧化性氣氛下測(cè)定的變形溫度DT和軟化溫度ST確定：110D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)RT=（STmax+4DTmin）/5式中：STmax——在弱還原性氣氛和氧化性氣氛中測(cè)得較高的軟化溫度，℃；DTmin——在弱還原性氣氛和氧化性氣氛中測(cè)得較低的變形溫度，℃。（6）灰成份類型結(jié)渣指數(shù)堿酸比B/A＝（CaO＋MgO＋Fe2O3＋K2O＋Na2O）／（SiO2＋Al2O3＋TiO2）111D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)硅比Sp＝SiO2／（SiO2＋Fe2O3＋CaO＋MgO）FKNA指數(shù)＝（Fe2O3＋Na2O＋K2O）／Al2O3Rz指標(biāo)＝1.24（B／A）＋0.28（SiO2／Al2O3）－0.0023ST－0.019Sp＋5.4TGS熱重分析可測(cè)：Rw、Rj煤灰高溫導(dǎo)電儀可測(cè)：Tp比磁化儀可測(cè)：磁導(dǎo)率112D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)1MW半工業(yè)性煤粉燃燒試驗(yàn)臺(tái)1——燃燒器2——爐頂3——爐體4——前轉(zhuǎn)向室5——過(guò)熱器6——后轉(zhuǎn)向室7——空預(yù)器8——水平煙道9——煙氣冷卻器113D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)

煙煤燃燒結(jié)渣特征它是碳化程度中等的煤，包括揮發(fā)分14-30%的焦煤（牌號(hào)為J）直到揮發(fā)分>37%的長(zhǎng)焰煤（牌號(hào)為C）之間的所有煤種；易~極易燃燒性能，有易自燃、爆炸傾向；HGI一般在50以上；侏羅紀(jì)煤Ad一般<15%，但易結(jié)渣，其中神華煤灰具高CaO特性，而大同煤灰具高Fe2O3性，其熔點(diǎn)ST<1250℃;石炭紀(jì)煤(府谷、保德、大同等）均為低結(jié)渣性能，Ad一般>20%。114D.中國(guó)動(dòng)力用煤燃燒結(jié)渣特征及其評(píng)價(jià)指標(biāo)

褐煤燃燒結(jié)渣特征其是碳化程度較低的煤種。揮發(fā)分Vdaf為40-50%甚至更高。極易燃燒性能，有極易自燃、爆炸傾向；HGI一般在50以上；內(nèi)蒙、云南等大部分褐煤Mt可達(dá)30%以上，Ad一般<20%，極易結(jié)渣，其熔點(diǎn)ST<1200℃;東北Ad>30%的老年褐煤，Mt<25%，具高結(jié)渣性，ST最高可>1400℃。115E.我國(guó)大容量電站鍋爐燃用主要煤種存在的問(wèn)題煙煤爐膛、過(guò)熱器結(jié)渣，再熱器超溫,灰水管結(jié)垢：神華等煤；無(wú)煙煤爐膛結(jié)渣、燃燒經(jīng)濟(jì)性差：陽(yáng)泉、貴州無(wú)煙等煤無(wú)煙煤鍋爐出力不足：陽(yáng)城等煤（HGI）褐煤鍋爐出力不足：新疆哈密、內(nèi)蒙等地煤（Mt）116G.不同用途的混煤方案、措施及其在電站鍋爐中的實(shí)績(jī)

1.幾種