高温腐蚀锅炉水冷壁还原性气氛多组分同步测试试验

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23009

发电技术 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 800-808.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23009

高温腐蚀锅炉水冷壁还原性气氛多组分同步测试试验

熊小鹤¹, 陈发林¹, 阮仁晖¹, 谭厚章¹, 李延森²

^1.西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室, 陕西省西安市 710049
^2.西安格瑞电力科技有限公司, 陕西省西安市 710000

收稿日期:2023-03-30 出版日期:2023-12-31 发布日期:2023-12-28
通讯作者: 谭厚章
作者简介:熊小鹤(1986)，男，博士，副教授，主要研究方向为锅炉高温腐蚀防治，xiongxh@xjtu.edu.cn；
阮仁晖(1993)，男，博士，助教，主要研究方向为固体燃料的热化学利用，renhuiruan@xjtu.edu.cn；
谭厚章(1965)，男，博士，教授，主要从事固体燃料清洁燃烧研究，本文通信作者，Tanhz@xjtu.edu.cn；
李延森(1985)，男，主要从事电站锅炉节能降耗研究，250077781@qq.com。
基金资助:
国家自然科学青年基金项目(22008192)

Experiment on Multi-Component Synchronous Test of Reducing Atmosphere Adjacent to Water Wall of High Temperature Corrosion Boiler

Xiaohe XIONG¹, Falin CHEN¹, Renhui RUAN¹, Houzhang TAN¹, Yansen LI²

^1.MOE Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, Shaanxi Province, China
^2.Xi’an Green Electric Power Technology Co. , Ltd. , Xi’an 710000, Shaanxi Province, China

Received:2023-03-30 Published:2023-12-31 Online:2023-12-28
Contact: Houzhang TAN
Supported by:
National Natural Science Youth Fund(22008192)

摘要/Abstract

摘要：

为揭示锅炉水冷壁壁面附近H₂S浓度与CO、H₂等还原性气氛浓度的关联关系，在某300 MW等级高温腐蚀锅炉上进行了水冷壁多组分气氛同步测试试验。结果发现：当CO体积分数在3.5%~13%时，CO浓度与H₂S、H₂浓度均存在较强的正相关性，CO浓度与CO₂浓度存在较强的负相关性。另外，CO浓度与H₂S浓度的正相关性与测点位置有关，随着炉膛高度增加，二者的正相关性逐渐减弱。在还原性气氛中，除了CO以外，还观察到大量H₂，最大H₂体积分数为4.7%。H₂S浓度与H₂浓度也存在较强的正相关性。最后，根据同步试验结果，分别给出了CO浓度与H₂S、H₂浓度的关联关系式，可供运行调整人员参考。

关键词: 锅炉, 高温腐蚀, 低氮改造, 还原性气氛, 水冷壁

Abstract:

In order to reveal the correlation between H₂S concentration and the concentration of CO, H₂ and other reducing atmosphere near the water wall of the boiler, a multi-component synchronous test of reducing atmosphere adjacent to water wall was carried out on a 300 MW high temperature corrosion boiler. It is found that when CO volume fraction is between 3.5% and 13%, there is a strong positive correlation between CO concentration and H₂S, H₂ concentration. The correlation is negative between CO concentration and CO₂ concentration. In addition, the positive correlation between CO concentration and H₂S concentration is related to the location of the measuring point. With the increase of furnace height, the positive correlation between the two gradually decreases. In the reducing atmosphere, in addition to CO, a large amount of H₂ is also observed, with the maximum H₂ volume fraction of 4.7%. There is also a strong positive correlation between H₂S concentration and H₂ concentration. Finally, according to the results of synchronous test, the correlation equations between CO concentration and H₂S, H₂ concentration were given respectively, which could be used as a reference for operators.

Key words: boiler, high temperature corrosion, low-NO _x retrofit, reducing atmosphere, water wall

中图分类号:

TK 22

熊小鹤, 陈发林, 阮仁晖, 谭厚章, 李延森. 高温腐蚀锅炉水冷壁还原性气氛多组分同步测试试验[J]. 发电技术, 2023, 44(6): 800-808.

Xiaohe XIONG, Falin CHEN, Renhui RUAN, Houzhang TAN, Yansen LI. Experiment on Multi-Component Synchronous Test of Reducing Atmosphere Adjacent to Water Wall of High Temperature Corrosion Boiler[J]. Power Generation Technology, 2023, 44(6): 800-808.

图/表 7

图1 现场试验系统图

Fig. 1 System diagram of field test

图2 反应前后的醋酸铅纸袋形貌对比

Fig. 2 Morphology comparison of lead acetate paper bags before and after reaction

表1 测试期间煤质数据平均值

Tab. 1 Average value of coal quality data during the test period

参数	数值
全水分质量分数M_t/%	6.79
空干基灰分质量分数A_adt/%	29.75
干燥无灰基挥发分质量分数V_daft/%	15.67
干燥基固定碳质量分数 $F C D$ /%	58.3
收到基全硫质量分数S_t,art/%	1.78
空干基低位热值Q_net,adt/(MJ/kg)	21.51

表1 测试期间煤质数据平均值

Tab. 1 Average value of coal quality data during the test period

参数	数值
全水分质量分数M_t/%	6.79
空干基灰分质量分数A_adt/%	29.75
干燥无灰基挥发分质量分数V_daft/%	15.67
干燥基固定碳质量分数 $F C D$ /%	58.3
收到基全硫质量分数S_t,art/%	1.78
空干基低位热值Q_net,adt/(MJ/kg)	21.51

图3 2种材质抽气测试H2S和CO的对比结果

Fig. 3 Comparison results of H2S and CO test by air extraction of two materials

图4 3层不同高度平台处气氛场实时测量结果

Fig. 4 Real-time measurement results of atmosphere field at three different height platforms

图5 测点处H2S和CO的来源示意图

Fig. 5 Schematic diagram of H2S and CO sources at the measuring point

图6 H2S与CO、H2浓度关联曲线

Fig. 6 Concentration correlation curves between H2S and CO, H2

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高温腐蚀锅炉水冷壁还原性气氛多组分同步测试试验

Experiment on Multi-Component Synchronous Test of Reducing Atmosphere Adjacent to Water Wall of High Temperature Corrosion Boiler

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