TCSEE-火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀防治技术指导编制说明

T/CSEEXXXX-YYYYQ/GDWXX-XXX—2012-1XXXX附件8编制说明火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀防治技术导则编 制 说 明目次TOC\o"1-1"\h\z\u194251编制背景 编制背景本标准是根据电机咨[2024]535号文，《中国电机工程学会关于印发“中国电机工程学会2024年标准计划（第二批）”的通知》下达的制定任务，项目序号202412200008对“火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀防治技术导则”进行制定的。由国家能源集团科学技术研究院有限公司负责起草。为了实现高效、经济、环保运行，火电厂锅炉通常采用空气分级燃烧+低氮燃烧器的方式控制NOx排放。低氮燃烧技术（LNB）一般采用低氮燃烧器与空气分级燃烧技术组合的方式，主要从降低主燃区和还原区烟气温度和含氧量着手，降低煤粉颗粒燃烧过程中NOx的生成，一般而言，煤粉燃烧区氧量和温度越低，NOx生成量越小。但不合理的空气分级和运行氧量不仅会影响煤粉燃尽，还会造成煤粉燃烧初期S元素氧化不充分，生成具有强腐蚀性的H2S气体和原子态[S]，导致水冷壁高温腐蚀。随着NOx超低排放的实施，火电厂为了进一步降低NOx排放，不断增强空气分级的程度，加大燃尽风的比例，以此降低主燃区和还原区氧量减少炉内NOx生成，由此导致水冷壁结渣和高温腐蚀问题更加严重。水冷高温腐蚀问题已严重危及机组的安全稳定运行，成为采用低氮燃烧技术锅炉运行中的一大共性难题。合理组织炉膛内空气动力场、提高水冷壁近壁区氧量，是缓解锅炉水冷壁结渣与高温腐蚀问题最为经济有效的途径。目前，国内外已提出燃烧优化调整、水冷壁喷涂、贴壁风改造等多种技术方案，虽在治理高温腐蚀方面均具有一定效果，但尚未形成体系化的标准规范，亟需制定相关标准以解决重点问题：（1）全面性与系统性不足的问题。当前，在锅炉水冷壁高温腐蚀的防治工作中，往往缺乏一个从燃料控制到设计选型，再到技术改造和运行检修的全链条、系统性的解决方案。本导则首要解决的就是这一全面性与系统性不足的问题，通过整合各个环节的关键技术原则，确保高温腐蚀防治工作的连续性和有效性。（2）燃料控制策略的优化问题。不同煤种及燃料配比对锅炉燃烧特性及高温腐蚀风险有显著影响。本导则需要解决的关键问题之一是如何制定科学合理的燃料控制策略，包括燃料的选择、配比优化以及燃烧调整等，以降低高温腐蚀的风险，同时保证锅炉的经济性和环保性。（3）设计选型阶段的预防性措施问题。锅炉及其辅助系统的设计选型直接关系到其后续运行中的抗高温腐蚀能力。本导则需要明确在设计选型阶段应考虑的预防性措施，包括锅炉结构、材质选择、燃烧器设计、风量分配等方面，以从源头上减少高温腐蚀的发生。（4）技术改造的有效性与经济性问题。针对已投入运行的锅炉，技术改造是提升抗高温腐蚀能力的重要手段。本导则需要解决的是如何根据锅炉的具体情况和高温腐蚀的严重程度，制定经济合理且效果显著的技术改造方案，如贴壁风技术的优化布置、水冷壁喷涂材料的选择及施工工艺等。（5）运行检修中的精细化管理问题。运行过程中的监控和检修是及时发现并处理高温腐蚀问题的重要环节。本导则需要明确运行检修中的精细化管理要求，包括高温腐蚀的监测方法、评估标准、检修周期及检修内容等，以确保锅炉在高温运行中的安全性和稳定性。2编制主要原则2.1规范性原则本标准按照GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草，严格遵循《中国电机工程学会标准化管理办法》及其实施细则的相关要求，确保标准结构的规范性、条文表述的准确性和格式的标准化。2.2科学性原则本标准编制过程中，充分吸收国内外在水冷壁高温腐蚀防治领域的研究成果和工程实践经验，系统总结了燃烧优化调整、水冷壁热喷涂、贴壁风改造等技术方案的适用条件和技术要点。标准中涉及的各项技术指标、参数（如水冷壁判废标准、近壁区还原性气体浓度限值等）均基于大量实验数据和工程验证，确保技术内容的科学性和可靠性。2.3实用性原则本标准立足于解决火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀防治工作中缺乏体系化技术规范的实际问题，从设计选型、运行调控、检修维护、改造治理等锅炉全生命周期各环节提出了明确的技术要求。标准内容注重可操作性，各项技术措施和要求便于电厂技术人员理解和实施，力求做到“写之所用、用之有据”。2.4先进性原则本标准在编制过程中，积极跟踪并吸纳国内外水冷壁高温腐蚀防治领域的最新技术进展，将贴壁风改造、近壁区气氛在线监测、超音速电弧喷涂及超音速火焰喷涂（HVOF/AC-HVAF）等先进技术纳入标准体系。同时兼顾技术发展的前瞻性，为标准后续修订和新技术纳入预留空间。2.5协调性原则本标准与现行国家标准、行业标准保持协调一致，规范性引用文件包括DL/T1445《电站煤粉锅炉燃煤掺烧技术导则》、DL/T438《火力发电厂金属技术监督规程》、DL/T647《电站锅炉压力容器检验规程》、GB/T11373《热喷涂金属零部件表面的预处理》等十余项现行标准。标准内容与上述文件无冲突、无重复，形成了完整配套的技术标准体系。2.6差异化原则本标准充分考虑了我国燃煤电站锅炉炉型多样、煤质差异大、运行条件复杂的实际情况，在技术方案的选择上强调“因煤制宜、因炉制宜、因地制宜”，不搞“一刀切”。标准定位为指导性技术文件，各电厂可根据自身实际情况选择适宜的防治技术路线，兼顾技术先进性与经济合理性。3主要工作过程3.1前期工作2024年12月31日，中国电机工程学会下达标准编制工作计划。牵头单位国家能源集团科学技术研究院有限公司随即组织相关参编单位开展资料收集和编制准备工作，系统调研了国内外火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀防治领域的研究成果、工程实践和技术标准现状。调研发现，目前国内外虽已提出燃烧优化调整、水冷壁喷涂、贴壁风改造等多种技术方案，但尚未形成体系化的防治技术标准，亟需制定相关标准以指导工程实践。调研结果显示，国家能源集团34家电厂中有26家电厂存在腐蚀现象，高温腐蚀的新特征：（1）对冲布置旋流燃烧锅炉的高温腐蚀问题比较突出，四角切圆相对较好；（2）腐蚀主要发生在高负荷下，腐蚀的速率受煤质含硫量和运行氧量的影响；（3）导致腐蚀的成因主要是空气分级过于严重，导致主燃区氧量极低，H2S浓度极高。（a）左侧（A侧）墙（b）右侧（B侧）墙（c）左侧（A侧）墙局部放大（d）右侧（B侧）墙局部放大（e）腐蚀掉下的薄片（f）燃烧器区域图1水冷壁高温腐蚀情况图2水冷壁近壁区氧量分布情况图3水冷壁近壁区H2S浓度分布情况2025年1月16日，采用线上/线下相结合的会议形式召开了标准编制工作组启动工作会议。会议成立了标准编制工作组，明确了各参编单位的任务分工，确定了标准的编制思路、总体框架和进度计划。工作组成员单位包括国家能源集团科学技术研究院有限公司、国能南京电力试验研究有限公司、烟台龙源电力技术股份有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、国能（福州）热电有限公司等。会上各参编人员对标准框架进行了讨论，形成了标准提纲。3.2征求意见稿形成及发送情况2025年5月至9月，编制工作组根据已搜集整理的资料和前期调研成果，着手标准文本的起草工作，形成了标准初稿。2025年6月10日，编制工作组通过（线上/线下）会议方式召开第一次工作组编制会议，对标准初稿进行逐章逐条讨论，提出修改意见，并明确了下一步工作内容及分工安排。编制组根据会议意见对标准初稿进行了修改完善。2026年1月5日，组织召开标准初稿内部审查会，对标准内容和格式进行审查。编制组根据审查意见对标准文稿进行修改完善。2026年5月25日，编制组完成标准初稿修改，形成标准征求意见稿及编制说明。4标准结构和内容说明4.1研究内容的确定和说明本标准研究内容的确定，主要基于以下四个方面的考虑：（1）基于工程实际需求的选题定位当前，火电厂为实现NOx超低排放，普遍实施了低氮燃烧技术改造。低氮燃烧技术在有效降低NOx排放的同时，也带来了水冷壁高温腐蚀问题日益突出的副作用。水冷壁高温腐蚀直接威胁锅炉的安全运行，已成为困扰火电行业的共性技术难题。制定一部系统化的防治技术导则，具有明确的工程需求和现实紧迫性。（2）全面性与系统性不足的现状驱动经调研发现，目前国内外虽已提出燃烧优化调整、水冷壁喷涂、贴壁风改造等多种技术方案，且均有一定防治效果，但现有相关标准（如DL/T1445-2015《电站煤粉锅炉燃煤掺烧技术导则》、T/CSEE0182-2021《燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀区贴壁气氛测试技术导则》等）对高温腐蚀防治的阐述往往局限于特定的技术细节或应用场景，缺乏一个从燃料控制到设计选型，再到技术改造和运行检修的全链条、系统性的解决方案。本标准正是针对这一空白，力求为行业提供一套全面、可操作、高效的高温腐蚀防治技术指南。（3）技术内容的系统架构设计基于上述分析，标准编制组将研究内容确定为从锅炉燃料控制、设计选型、技术改造和运行检修等五个方面，全过程提出预防锅炉水冷壁高温腐蚀的技术原则。同时，针对当前工程实践中应用广泛但缺乏统一技术规范的两项关键技术-贴壁风技术和水冷壁热喷涂技术-单独设章，明确了关键管控技术细节。（4）适用范围的合理界定本标准适用于燃煤的切圆燃烧锅炉和对冲布置旋流燃烧锅炉，W火焰锅炉可参照本导则部分内容实施。该适用范围的界定既覆盖了当前高温腐蚀问题最为集中的主力炉型，又为其他炉型提供了参照依据。4.2主要内容的试验、验证及论述情况本标准在编制过程中，各项技术内容均经过了充分的试验验证和工程实践检验。4.2.1贴壁风技术的试验验证编制组在国能（福州）热电有限公司600MW超临界机组上开展了贴壁风改造技术的示范应用。改造前后对比试验结果表明：贴壁风改造后，锅炉水冷壁壁面还原性气氛得到极大改善，贴壁区氧浓度平均提高1.0%以上，CO和H₂S浓度可至少降低50%-80%，且对锅炉蒸汽参数、减温水量、NOx排放及炉内结焦未带来不利影响。锅炉连续运行一年后停炉检查，炉内水冷壁不存在高温腐蚀，高温腐蚀问题得到有效解决。上述示范应用成果为本标准中贴壁风改造相关技术条款的制定提供了直接的数据支撑。（a）侧墙贴壁风喷口现场安装图（b）前后墙贴壁风喷口现场安装图（c）未安装贴壁风侧墙氧量分布蓝色区域：O2小于1.0%，易发生高温腐蚀区（d）安装贴壁风后氧量分布红色区域：O2大于1.5%，不发生高温腐蚀区（e）贴壁风开关对贴壁区O2浓度影响（f）贴壁风开关对贴壁区H2S浓度影响图4贴壁风技术实施案例4.2.2数值模拟验证对于贴壁风喷口布置、风速设计、风量分配等关键技术参数，编制组综合运用计算流体力学（CFD）数值模拟方法进行了多方案对比分析。通过模拟不同贴壁风率、喷口角度、布置层数等条件下的炉内流场、温度场和组分浓度场分布，优化确定了贴壁风改造的技术方案和关键设计参数。（a）方案I（b）方案II（c）方案III图5贴壁风喷口形状及布置方案速度云图矢量图速度云图矢量图速度云图矢量图（a）正方形（b）长方形（c）圆形图6贴壁风喷口形状对射形状及速度的影响4.2.3水冷壁热喷涂技术的试验验证编制组对不同喷涂材料（Ni-Al底涂层、Ni基合金、M-Cr-Al-y合金、Ni-Cr-Ti合金、Cr₃C₂-NiCr系金属陶瓷粉末等）的防腐性能进行了对比试验。试验结果表明：Ni-Cr-Ti合金采用超音速电弧喷涂用于水冷壁管子高温腐蚀防护效果较佳，涂层厚度宜为300μm左右；Cr₃C₂-NiCr系金属陶瓷粉末采用超音速火焰喷涂（HVOF或AC-HVAF）在高温腐蚀和磨损环境下效果较好，涂层厚度宜为500μm左右。上述试验结论为本标准热喷涂材料选择和工艺参数确定提供了科学依据。4.2.4现场测试验证本标准中水冷壁近壁区还原性气体浓度（H₂S、CO、H₂等）的监测方法和测点布置方案，参考了T/CSEE0182的相关规定，并在多家火电企业（国能北仑公司、费县公司、龙山公司、民权公司、常州公司等）进行了现场测试验证。通过大量实测数据的统计分析，确定了H₂S值高于200ppm或O₂量低于1.5%、CO高于1%时应进行燃烧调整的预警阈值。对冲燃烧锅炉炉内近壁气氛测量及调整试验XX电厂＃1、2机组为2×660MW级超临界机组，配备型号为DG2141/25.4-II7的锅炉，由东方锅炉（集团）股份有限公司生产，锅炉为超临界参数直流炉、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、全悬吊结构。采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，配6台中速磨煤机（5运1备）。锅炉设计煤粉细度R90=16%。锅炉燃烧系统采用东方锅炉厂自主生产的DBC-OPCC型高效低污染旋流煤粉燃烧器，该燃烧器采用了带有两级挡块的径向煤粉浓缩器，获得外浓内淡的煤粉气流，一次风管出口处设置了稳焰齿环及一、二次风导向锥，可以在喷口附近获得环形回流区和较高的一次风湍动度，极大地提高了燃烧器的低负荷稳燃性能。燃烧器采用前后墙对冲燃烧式的旋流煤粉燃烧器，共36只旋流煤粉燃烧器分前墙3层、后墙3层布置，每层6只旋流燃烧器，配6台中速磨HP1003/Dyn，每台磨煤机为同层6只燃烧器提供风粉混合物，在BMCR工况下，燃用设计煤种时，5台磨投运。电厂工作人员在炉膛内搭建平台对水冷壁进行检查，发现燃烧器至燃尽风之间标高范围、侧墙区域水冷壁中部区域普遍出现向火侧管子壁厚减薄，属于高温腐蚀。高温腐蚀位置：从现场检查情况来看，高温腐蚀主要发生在主燃区及燃尽风之间标高范围，其中，第一层和第二层燃烧器之间的左、右侧墙上，主要集中在炉深方向的中间位置。左侧墙（A侧）高温腐蚀区呈零星分布。右侧墙（B侧）高温腐蚀区呈连续区域性分布。在第三层燃烧器与燃尽风之间两侧墙上均出现高温腐蚀痕迹。高温腐蚀区域形貌：从现场检查情况来看，炉内水冷壁管向或侧表面有一次灰白色沉积物，质地非常松软，轻轻触摸出去后，管壁呈黑色，表面凹凸不平，局部区域管壁表层脱落或翘起，管表面脱落的金属表层碎片，去除管壁黑色表层后管壁呈孔雀蓝色，水冷壁管向或侧出现不均匀减薄。管壁表层分析：贵州电科院对管壁表层脱落物进行了分析，分析结果显示表层无主要元素为Fe、C、Si、S和O。试验测点及工况试验测点布置：两侧墙测点布置如图7所示，前后墙上的红色点表示燃烧器的位置，绿色点表示侧燃尽风喷口的位置，蓝色点表示燃尽风喷口的位置。两侧墙上，黄色点所在位置是电科院提出的测点安装位置，粉红色点是电厂实际安装的位置。第一层测点高度与第二层燃烧器风箱下部一致，第二层测点高度与第三层燃烧器高度一致，第三层测点与侧燃尽风喷口高度一致。（a）两侧墙测点安装位置（b）侧墙水冷壁上测孔图图7炉膛近壁区域测孔安装为了便于分析叙述，A侧墙第一层测点靠近前墙的编号为A1-1，布置在侧墙中心位置的测点编号为A1-2，布置在后墙的测点编号为A1-3。A侧墙第二层和第三层测点的编号依次为A2-1、A2-2、A2-3、A3-1、A3-2、A3-3。B侧墙的测点编号与A侧墙相同。水冷壁近壁区域烟气组分测量采用的仪器是TESTO--350，该仪器可测量烟气中O2、CO、SO2、NO、NO2、H2S，其中，CO测量范围是0~10000ppm，H2S的测量范围是0~500ppm。仪器运行过程中，一旦出现测量组分超量程，仪器将自动切断传感器，停止测量。而由以往的测量经验可知，炉膛内CO的浓度远远超过10000ppm，这样就会导致该仪器无法正常测量。为了解决该问题，在测量过程中首先测量各测点CO浓度，得到各点CO浓度后，再取掉CO传感器，测量其他组分浓度。为了防止H2S超量程，仪器中安装了一个5倍的稀释槽。表1试验过程中煤质分析结果项目单位2014-01-112014-01-13全水（收到基）%5.15.7灰分（收到基）%37.8836.21挥发分（收到基）%21.4920.15挥发分（干燥无灰基）%37.6934.69固定碳（收到基）%35.5237.94全硫（收到基）%5.906.10氢（收到基）%2.962.87碳（收到基）%46.3147.49氮（收到基）%0.670.71氧（收到基）%1.160.93高位发热量（收到基）MJ/kg18.8219.13低位发热量（收到基）MJ/kg18.0918.41表2不同试验工况下二次风箱各风门的开度工况编号工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7工况8工况9工况负荷（MW）360360500500500600600600变负荷出口氧量（%）3.42%3.30%2.33%2.91%4.70%2.67%2.86%4.26%波动A层A侧68.4%68.4%81.1%84.3%84.3%87.3%86.4%86.4%87.5%B侧68.5%68.5%81.2%83.0%83.0%87.8%86.0%86.0%87.8%中心风无无无无无无无无无B层A侧54.3%54.3%66.7%72.6%72.6%66.7%64.8%64.8%68.2%B侧54.6%54.6%67.1%72.0%72.0%67.1%65.2%65.2%68.1%中心风A5.23%5.23%5.04%5.04%5.11%5.11%5.11%5.11%5.11%中心风B4.37%4.37%4.37%4.31%4.31%4.37%4.31%4.31%4.37%C层A侧56.6%56.6%65.4%65.1%65.1%74.4%70.2%70.2%76.3%B侧56.8%56.8%66.0%65.5%65.5%74.7%70.7%70.7%74.5%中心风A4.98%4.98%4.80%4.68%4.68%4.80%4.86%4.86%4.80%中心风B4.56%4.56%4.49%4.37%4.43%4.49%4.49%4.49%4.49%D层A侧5.11%5.17%75.3%64.4%64.4%75.3%71.2%71.2%69.2%B侧5.29%5.35%74.4%65.4%65.4%74.4%79.4%79.4%69.8%中心风A0.83%0.83%6.02%3.94%3.94%6.02%5.96%5.96%6.02%中心风B2.23%2.30%6.27%4.19%4.19%6.27%6.27%6.27%6.27%E层A侧54.9%54.9%67.7%71.7%71.7%67.7%65.6%65.6%68.2%B侧55.1%55.1%67.6%72.0%72.0%67.7%65.7%65.7%70.4%中心风A2.91%2.91%4.92%4.13%4.13%4.92%4.86%4.86%4.92%中心风B3.33%3.33%5.17%4.56%4.56%5.23%5.11%5.11%5.23%F层A侧70.3%70.3%87.7%83.3%83.4%87.7%85.6%85.6%86.4%B侧70.7%70.7%87.5%80.2%80.2%87.5%85.6%85.6%87.6%中心风A4.01%4.01%3.94%3.88%3.88%4.01%3.94%3.94%3.94%中心风B4.07%4.13%4.01%3.94%3.94%3.94%3.94%3.94%4.01%OFA前墙A侧32.5%53.8%70.7%71.8%64.3%64.9%63.5%63.5%65.2%B侧24.9%37.3%48.6%67.1%67.1%56.1%67.9%67.9%54.4%OFA后墙A侧32.6%54.2%71.3%72.464.6%65.4%53.4%53.4%65.7%B侧24.6%38.3%47.6%64.2%64.2%56.1%68.4%68.4%54.2%炉膛近壁区烟气组份分布特征不同负荷下两侧墙水冷壁近壁区烟气组分分布：图8给出了不同负荷下A、B两侧墙水冷壁近壁区氧量分布。由图中可知，随着负荷的升高，各测点氧量基本呈降低的趋势。B侧墙各测点氧量在360MW负荷下，氧量均高于0.5%，60%以上测孔氧量高于1%。而500MW及以上负荷，第2层和第3层的氧量非常低，测得最高值为0.9%，最低值为0.01%。沿着炉膛高度方向上，各测点测得的O2浓度逐渐降低，第一层的氧量最高，第三层的氧量基本全部小于0.5%。同层测点对比发现，前墙（各层1号测点）氧量高于后墙（各层3号测点）。图9给出了不同负荷下B侧墙水冷壁近壁区H2S浓度的分布。由图中可知，随着负荷的升高，各测点H2S的浓度逐渐升高。在360MW负荷下，除B1-3和B2-3其余各测点的H2S浓度均小于100ppm。沿着炉膛高度方向上，各测点测得的H2S浓度逐渐升高，第一层测孔测得的H2S浓度最低，位于燃尽风下部的第3层测点测得侧H2S浓度最高，其中500MW和600MW负荷下B2-3和B3-2和B3-3三个测点H2S浓度超过的仪器的量程。同层测点对比发现，后墙（各层3号测孔）处的H2S浓度要高于前墙（各层1号测点）。图8两侧墙近壁区氧量分布图9B侧墙近壁区H2S浓度分布综上，对比不同负荷下两侧墙近壁区O2和H2S分布可知，低负荷下近壁区氧量相对较高，H2S浓度较低，而高负荷下水冷壁近壁区氧量较低，H2S浓度较高，极易发生高温腐蚀。结合高温腐蚀的机理可以推测，高温腐蚀主要发生在高负荷工况下。比较高负荷下两侧墙O2和H2S浓度的分布特征可以发现，随着炉膛高度的升高O2含量逐渐降低、H2S浓度逐渐升高，第三层测点O2含量和H2S浓度最低。同层测点处于中间位置和后墙的测点O2含量最低，H2S浓度最高。由此可知，容易发生高温腐蚀的区域位于第二层燃烧器至燃尽风下部区段，应主要集中在两侧墙中间及偏后区域。表3和4给出了两侧墙水冷壁近壁区其他组分（CO、NOx、SO2）的测量值。由表中可知，在360MW负荷下，靠近前墙各测点CO浓度均低于10000ppm，其余各测点均大于10000ppm。当机组负荷高于500MW时，各测点CO浓度均高于10000ppm。在测量过程中，各测点SO2和NOx波动比较大。不同负荷下脱硝入口NOx浓度：表5给出了不同负荷下NOx的排放浓度。在试验过程中，维持炉膛出口O2基本稳定，在省煤器出口测量NOx的排放浓度。在360MW负荷下，A/B侧氧量分别为3.46%和3.38%，NOx排放浓度（折算到6%O2）分别为355mg/m3和338mg/m3。在500MW负荷下，A/B侧氧量分别为2.76%和3.05%，NOx排放浓度（折算到6%O2）分别为362mg/m3和354mg/m3。在600MW负荷下，A/B侧氧量分别为2.56%和2.45%，NOx排放浓度（折算到6%O2）分别为364mg/m3和365mg/m3。比较不同负荷条件下NOx可以发现，随着负荷的增加NOx排放浓度增加，这与分级风份额，炉内温度有关。表5不同负荷下NOx排放浓度项目工况1工况4工况6机组负荷360MW500MW600MWO2A侧3.46%2.76%2.56%B侧3.38%3.05%2.45%NOxA侧416mg/m3441mg/m3447mg/m3B侧397mg/m3424mg/m3452mg/m3NOx（6%O2）A侧355mg/m3362mg/m3364mg/m3B侧338mg/m3354mg/m3365mg/m3表3A侧墙不同负荷下各测点烟气组分测点位置A侧墙1-1A侧墙1-2A侧墙1-3负荷MW360500600360500600360500600工况编号工况1工况4工况6工况1工况4工况6工况1工况4工况6CO(ppm)>10000>10000>10000NO(ppm)1524~278.68128~130NO2(ppm)087~9289~950SO2(ppm)152974~30851352备注测点安装不合格，漏气测点安装不合格，漏气测点位置A侧墙2-1A侧墙2-2A侧墙2-3CO(ppm)157217>10000>10000>10000NO(ppm)420134~142081~89NO2(ppm)02656~6416876~83SO2(ppm)56232095~30183222134~2278备注测点安装不合格，漏气测点安装不合格，漏气测点位置A侧墙3-1A侧墙3-2A侧墙3-3CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)258~3730~75202114~1280162~18500NO2(ppm)35~40141~146103~13143~54142~14833~42148~150123~128SO2(ppm)1885~2078968~9751147~11302468~2666689~6981986~2173423~424896表4B侧墙不同负荷下各测点烟气组分负荷MW360500600360500600360500600工况编号工况1工况4工况6工况1工况4工况6工况1工况4工况6测点位置前墙B侧墙3-1B侧墙3-2B侧墙3-3后墙CO(ppm)647~856>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)183~203315~3350145~149183~207NO2(ppm)0103~10711000SO2(ppm)2587~26071187~12001714~18703056~310221713158~35473721~3771测点位置前墙B侧墙2-1B侧墙2-2B侧墙2-3后墙CO(ppm)1300~2700>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)180~181217~245244~254201~2130070~13064~104NO2(ppm)050~510021~24034~6332~50SO2(ppm)2916~31162163~21972862~30393156~33571914~23432743~27683167~33253189~35682829~3181测点位置前墙B侧墙1-1B侧墙1-2B侧墙1-3后墙CO(ppm)6300>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)158~163192~212172~19300~63206~22100NO2(ppm)0~30088.3~89.512.8~150117~12967~89SO2(ppm)2467~27682527~27762302~25642411~24372769~30492766~3508>50001550~15711624~207炉膛近壁区烟气组份调整试验（1）燃尽风开度的影响在360MW和500MW负荷下，保持炉膛出口氧量和二次风门配方方式不变，变燃尽风开度观察对NOx排放和两侧墙烟气组分浓度的影响，试验过程中，各层二次风挡板门开度见表2。1）燃尽风开度对NOx排放的影响表6中给出了360MW和500MW负荷下燃尽风开度对NOx排放的影响，由表中可以看出，360MW负荷下，保持炉膛出口氧量基本不变，将燃尽风风箱挡板门开度A侧由54%关至32%，B侧由38%关至25%，NOx排放浓度略有升高，A侧脱硝入口NOx浓度由350mg/m3升高到355mg/m3，B侧由322mg/m3升高到338mg/m3。500MW负荷下，保持炉膛出口氧量基本不变，将燃尽风风箱挡板门开度A侧由71%关至50%，B侧由65%关至40%，NOx浓度也升高，A侧脱硝入口NOx浓度由362mg/m3升高到385mg/m3，B侧由354mg/m3升高到373mg/m3。表6燃尽风开度对NOx排放的影响项目工况1工况2工况3工况4机组负荷360MW360MW500MW500MW燃尽风开度前墙（A/B侧）32.5%/24.9%53.8%/37.3%71.8%/67.1%54%/41%后墙（A/B侧）32.6%/24.6%54.2%/38.3%72.4%/64.2%50.7%/40.3%O2A侧3.46%3.31%2.76%3.11%B侧3.38%3.28%3.05%3.25%NOxA侧416mg/m3413mg/m3441mg/m3459.4mg/m3B侧397mg/m3380mg/m3424mg/m3441.4mg/m3NOx（@6%O2）A侧355mg/m3350mg/m3362mg/m3385mg/m3B侧338mg/m3322mg/m3354mg/m3373mg/m3对比不同负荷下，燃尽风开度对NOx排放的影响可知，减小燃尽风挡板门的开度，虽然可以降低燃尽风率，提高主燃区氧量，但是会导致NOx排放浓度升高，破坏低氮改造分级燃烧降低NOx的意图。2）燃尽风开度对近壁区域烟气组分的影响图10给出了360MW和500MW负荷下燃尽风开度对B侧墙近壁区烟气组分浓度分布的影响。由图可知，360MW负荷下将燃尽风风箱A侧挡板门开度由54%（工况2）降低到32%（工况1），B侧由38%（工况2）降低到25%（工况1），B侧墙第1层测点测得的氧量降低，而第2层和第3层测得的氧量略有上升，但幅度不大，处于侧墙中心和后墙区域的测点，测得的氧量仍低于1%。由此可知，360MW负荷下，关小燃尽风挡板门的开度，可提高上层燃烧器和还原区近壁区的氧量。图11给出了360MW负荷下B侧墙近壁区H2S浓度的分布特征。由图可知，关小燃尽风挡板门的开度，第1层测点H2S浓度增加，第2层和第3层测点H2S浓度降低，H2S浓度的变化趋势与O2基本一致。图10不同燃尽风下B侧墙近壁区氧量分布图11不同燃尽风下B侧墙近壁区H2S浓度分布关小燃尽风挡板门开度，可以将部分二次风分到主燃区，从而有利于提高主燃区的氧量。另外，由表中可以看出，减小燃尽风挡板门开度可将降低H2S的浓度。这是由于煤在燃烧过程中硫有两种转化形式，在氧量充足的条件下生成SO2，在缺氧条件下生成H2S。一般情况下，这两种产物并存，各自的份额取决于O2的浓度。增加主燃区O2，可以提高S向SO2转化，从而抑制H2S生成，因此，随着燃尽风挡板门开度的减小，H2S浓度降低。另外，由图中500MW负荷下燃尽风变化的影响可知，关小燃尽风风箱挡板门的开度可以提高第2层和第3层测点氧量，降低H2S浓度。但对比两个负荷可知，关小燃尽风开度主燃区上部和还原区氧量虽增加，但幅度不大，处于侧墙中心和后墙区域的氧量依很低。表7和表8给出了360MW和500MW负荷下燃尽风开度对炉膛近壁区域CO、NOx和SO2浓度的影响。（2）运行氧量的影响在500MW和600MW负荷下，保持二次风风门开度和燃尽风风门开度不变，考察了运行氧量对炉膛两侧墙近壁区烟气组分和NOx排放的影响，试验过程中各层二次风挡板门开度和燃尽风开度见表2。1）运行氧量对近壁区域烟气组分的影响图12给出了500MW负荷下变氧量试验中B侧墙近壁区烟气组分的测量结果。由图可知，随着运行氧量的升高，各测点氧量基本呈递增趋势。对比各测点不同氧量下的增加幅度可以发现，运行氧量的调整对B1-1、B2-1和B3-1三个靠近前墙的测点影响比较明显，而靠近侧墙中心和后墙位置的测点测得的氧量随着氧量的变化并不明显。增加运行氧量虽然可以提高主燃区氧量，但是由于分级风的作用，主燃区过量空气系数仍小于1，处于缺氧状态。图12运行氧量对B侧墙近壁区O2浓度的影响图13运行氧量对B侧墙近壁区H2S浓度的影响图13给出了500MW负荷下运行氧量对锅炉B侧墙近壁区H2S浓度的影响。由图中可知，随着运行氧量的升高，H2S浓度略有降低，当还原区（第3层测点）H2S浓度值仍较高。表11给出了运行氧量对B侧墙CO、NOx和SO2浓度分布的影响。由表可知，各测点CO浓度均大于仪器测量限值10000ppm。表12给出了600MW负荷下运行氧量对B侧墙近壁区烟气组分的影响。与500MW负荷下得到的规律类似，随着运行氧量的升高，各测点的氧量略有增加，H2S浓度略有降低，但是氧量仍较低，H2S浓度仍较高。表7360MW不同燃尽风开度下B侧墙烟气组分负荷MW360360360360360360前墙OFA开度32.5%/24.9%53.8%/37.3%32.5%/24.9%53.8%/37.3%32.5%/24.9%53.8%/37.3%后墙OFA开度32.6%/24.6%54.2%/38.3%32.6%/24.6%54.2%/38.3%32.6%/24.6%54.2%/38.3%测点编号B侧墙3-1B侧墙3-2B侧墙3-3CO(ppm)647~856>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)183~203163~193145~149106~112183~2070NO2(ppm)021~26047~55057~68SO2(ppm)2587~26072216~23253056~31023346~36023721~37712583~2604测点编号B侧墙2-1B侧墙2-2B侧墙2-3CO(ppm)1300~2700>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)180~181170~172201~213660NO2(ppm)00~2099173~183SO2(ppm)2916~31162815~29703156~33573838~43283167~33252269~2284测点编号B侧墙1-1B侧墙1-2B侧墙1-3CO(ppm)63003478~3912>10000>10000>10000>10000NO(ppm)158~163376~3820017NO2(ppm)0~3088.3~89.5250SO2(ppm)2467~276822832411~24374477>50005122表8500MW不同燃尽风开度下B侧墙烟气组分负荷MW500500500500500500前墙OFA开度71.8%/67.1%54%/41%71.8%/67.1%54%/41%71.8%/67.1%54%/41%后墙OFA开度72.4%/64.2%50.7%/40.3%72.4%/64.2%50.7%/40.3%72.4%/64.2%50.7%/40.3%测点编号B侧墙3-1B侧墙3-2B侧墙3-3CO(ppm)>10000>1000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)315~335333~361214~227312~355NO2(ppm)103~107044~520SO2(ppm)1187~12002287~231921713215~33303123~3413测点编号B侧墙2-1B侧墙2-2B侧墙2-3CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)217~245267~3210113~17570~130141~210NO2(ppm)50~51021~24034~630SO2(ppm)2163~21972765~29611914~23432631~29543189~35682981~3011测点编号B侧墙1-1B侧墙1-2B侧墙1-3CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)192~212189~2100~6368~1280123~208NO2(ppm)0012.8~1521117~1290SO2(ppm)2527~27762834~31002769~30492891~30151550~15712311~2589（2）运行氧量对NOx排放的影响表9和表10中给出了500MW和600MW负荷下变氧量试验中NOx的排放浓度。由表中可知，两个负荷条件下NOx的排放浓度均随着氧量的升高而升高。表9500MW下运行氧量对NOx排放的影响项目工况3工况4工况5负荷500MW500MW500MWO2A侧2.31%2.76%4.64%B侧2.35%3.05%4.76%NOxA侧425mg/m3441mg/m3501mg/m3B侧411mg/m3424mg/m3478mg/m3NOx（@6%O2）A侧342mg/m3362mg/m3459mg/m3B侧330mg/m3354mg/m3442mg/m3表10600MW下运行氧量对NOx排放的影响项目工况6工况7工况8负荷600MW600MW600MWO2A侧2.56%3.38%4.35%B侧2.45%3.20%4.18%NOxA侧447mg/m3478mg/m3500mg/m3B侧452mg/m3446mg/m3479mg/m3NOx（@6%O2）A侧364mg/m3407mg/m3451mg/m3B侧365mg/m3376mg/m3427mg/m3表11500MW下运行氧量对B侧墙烟气组分的影响测点位置前墙B侧墙1-1B侧墙1-2B侧墙1-3后墙出口氧量2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%O2（%）3.7~6.414.61~8.07.38~9.460.68~1.210.5~1.180.98~2.090.43~0.50.31~0.860.53~0.76CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)161~171192~212368~40800~63132~143000NO2(ppm)11083~875012.8~15120245~260117~129131~162SO2(ppm)25712527~2776833~85131912769~304914351665~16851550~15711003~1102H2S(ppm)71~7721~3251~53150~171130~192339~340>1000281~393370~491测点位置B侧墙2-1B侧墙2-2B侧墙2-3出口氧量2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%O2（%）0.87~2.160.4~12.74~5.971.49~2.410.64~1.750.7~2.660.18~0.220.35~0.770.25~0.43CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)256~293217~245235~318000070~13016NO2(ppm)12~1550~5124~2750~5421~243923534~63139SO2(ppm)3041~30632163~21972523~25721485~16121914~23432516~257320733189~35682530H2S(ppm)82~89206~22893~110152~158122~138149~152>1000218~305434~475测点位置B侧墙3-1B侧墙3-2B侧墙3-3出口氧量2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%2.31~2.35%2.76~3.05%4.64~4.76%O2（%）0.28~0.610.54~1.010.64~2.020.08~0.260.30.36~0.370.03~0.060.08~0.130.07~0.15CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)281315~335252~254NO2(ppm)51103~10711SO2(ppm)27251187~12002768~27882171H2S(ppm)215~283345~37365~68>1000>1000>1000>1000>1000>1000表12600MW下运行氧量对B侧墙烟气组分的影响测点位置B侧墙2-1B侧墙2-2B侧墙2-3工况编号工况6工况7工况8工况6工况7工况8工况6工况7工况8出口氧量2.45%~2.56%3.20%~3.38%4.18%~4.35%2.45%~2.56%3.20%~3.38%4.18%~4.35%2.45%~2.56%3.20%~3.38%4.18%~4.35%O2（%）0.99~1.290.99~1.471.12~1.820.27~0.460.86~2.570.05~2.710.2~0.530.17~0.250.25~0.4CO(ppm)>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000>10000NO(ppm)244~25474~159114~24900064~10416~5640~85NO2(ppm)0200~20340~44075~8295~16232~50191~21421~36SO2(ppm)2862~30391047~10753117~33812743~2768317~3391074~11192829~3181298~3203460~3600H2S(ppm)365~312610~627192~203330~362197~254300~320>1000606~656168~180（3）内外二次风角度的影响1）调整后各只燃烧器内外二次风角度图14给出了燃烧器内、外二次风调整结构实物图。由图可知，内二次风调整范围是0~90o，0o对应的内二次风全关，90o对应于内二次风全开。外二次风的调整范围是0~75o，角度越小，外二次风风量减少，而旋流强度增加。（a）内二次风调整机构（b）外二次风调整机构图14燃烧器内外二次风调整机构及开度范围表13中给出了实际运行过程中各只燃烧器的内、外二次风开度。比较同层燃烧器内、外二次风开度可以发现，外二次风开度沿着炉宽呈中间低、两侧高，即布置在炉膛中心区域的燃烧器外二次风开度小、风量低，但是旋流强度大，有利于稳燃着火。布置在每层最外侧靠近两侧墙的燃烧器外二次风开度较大、风量高，但旋流强度小，虽不利于形成回流区，席卷高温烟气，但有利于提高射流的穿透深度，实现向侧墙中心区域补氧。各层燃烧器内二次风开度基本相当，A侧墙燃烧器内二次风开度略高于B侧墙，即A侧墙的风量要大于B侧墙。比较垂直高度燃烧器内、外二次风开度可以发现，内二次风开度基本相当，外二次风变化也不大。综上可知，目前电厂燃烧器的配风方式是有利于防止高温腐蚀发生的。表13前后墙上各只燃烧器内、外二次风开度前墙各只燃烧器（自下层向上层）项目B侧A1A2A3A4A5A6A侧内二次风开度70o65o75o75o70o75o外二次风开度50o40o45o45o52.5o65o项目B1B2B3B4B5B6内二次风开度67.5o70o67.5o72.5o75o72.5o外二次风开度55o65o45o45o60o70o项目C1C2C3C4C5C6内二次风开度72.5o65o74o74o73o75o外二次风开度52.5o57.5o52.5o52.5o70o55o后墙各只燃烧器（自上层向下层）项目D1D2D3D4D5D6内二次风开度72.5o75o70o72.5o70o82.5o外二次风开度52.5o52.5o55o50o60o60o项目E1E2E3E4E5E6内二次风开度70o70o65o65o70o75o外二次风开度55o55o45o45o45o50o项目F1F2F3F4F5F6内二次风开度80o70o70o70o60o70o外二次风开度55o70o55o75o60o75o2）调整后燃尽风内外二次风角度图15中给出了燃尽风喷口内、外层风调整结构实物图。内层燃尽风开度范围0~400cm，外层燃尽风开度是0~400cm。表14给出了前、后墙上各只燃尽风和侧燃尽风喷口的拉杆位置。（a）内二次风调整机构（b）外二次风调整机构图15燃尽风喷口内外层风调整机构及开度范围由表中可知，布置在前、后墙两侧墙的燃尽风喷口内直流燃尽风基本全开，布置在炉膛中心位置的燃尽风开度较小；外层旋流开度呈A侧高，B侧低。侧燃尽风内直流燃尽风全开。侧燃尽风这种配风方式也有利于向两侧墙补充氧量，防止高温腐蚀的发生。表14前后墙上各只燃尽风喷口内、外二次风开度前墙各只燃尽风喷口项目（A侧）前墙1前墙2前墙3前墙4前墙5前墙6（B侧）内直流开度400340295300340400外旋流开度280190190160190190后墙各只燃尽风喷口项目（A侧）后墙1后墙2后墙3后墙4后墙5后墙6（B侧）内直流开度380340300305340390外旋流开度275190190185185190侧燃尽风各喷口项目前墙B侧墙前墙A侧墙后墙B侧墙后墙A侧墙内直流开度400400390390外旋流开度2654001902653）二次风箱配风方式分析从垂直高度比较各层二次风箱挡板门开度可以看出，处于炉膛最下层的A层和F层燃烧器对应的风箱风门开度最大，第二和第三层燃烧器风箱挡板门开度基本相同。这表明在运行过程中，第一层燃烧器的二次风量要大于上层。从水平方向上比较前后墙和左右侧各层风箱挡板门开度可以发现，前后墙各支燃烧器A、B侧挡板门开度均相同，但是燃尽风A侧开度要大于B侧。上述二次风箱配风方式将有利于增加下层二次风风量，提高下层氧量，可保证炉膛下部区域煤粉充分燃烧。但是增加下层二次风量，必然会导致上两层燃烧器或燃尽风的风量发生变化。若燃尽风的风量不变，下层增加的风量全部来自上两层燃烧器，那么，增加下层风量必然会减少上层风量，这样有可能会造成上层水冷壁高温腐蚀。若上两层燃烧器的风量保持不变，下层增加的风量全部来自燃尽风，这样必然会造成燃尽风率降低，分级燃烧效果变差，NOx排放增加。综上分析认为，通过调整二次风箱挡板门开度，改变二次风垂直方向上的配风，并不是防止高温腐蚀的有效措施。（4）结论通过对电厂对冲燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区烟气组分测量及配风调整得到如下结论：1）360MW负荷下近壁区氧量相对较高，H2S浓度较低，而高负荷下（500MW及以上负荷）水冷壁近壁区氧量较低，H2S浓度较高，极易发生高温腐蚀。结合高温腐蚀的机理推测，高温腐蚀可能发生在高负荷工况下。2）比较高负荷下两侧墙O2和H2S浓度的分布特征发现，随着炉膛高度的升高O2含量逐渐降低、H2S浓度逐渐升高，第三层测点O2含量最低和H2S浓度最高。同层测点处于中间位置和后墙的测点O2含量最低，H2S浓度最高。由此可知，容易发生高温腐蚀的区域位于第二层燃烧器至燃尽风下部区段，应主要集中在两侧墙中间及偏后墙区域。3）随着燃尽风挡板门开度的减小，CO和H2S浓度均降低，主燃区上部O2浓度略有升高，但是幅度不大，处于侧墙中心和后墙区域的氧量依然较低，仍存在高温腐蚀的可能。减小燃尽风的开度，NOx浓度升高。4）随着氧量的增加，各测点O2略有升高，H2S浓度降低，但NOx排放浓度增加。各测点O2浓度虽升高，但总体上还是偏低，仍存在高温腐蚀的可能。5）增大靠近两侧墙燃烧器的内外二次风挡板门开度，虽可增加二次风量，但是对两侧墙近壁区域的氧量影响不大，无法解决高温腐蚀的问题。6）由变氧量、变燃尽风量及配风调整试验结果可知，通过燃烧调整可以略微