国内燃煤机组锅炉完成超低排放改造后,锅炉水冷壁普遍出现不同程度的高温腐蚀,对冲燃烧锅炉尤为严重,严重威胁锅炉的安全稳定运行.为从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题,提出一种防治对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的气膜保护技术,运用数值模拟对锅炉运行时水冷壁附近区域的烟气成分进行模拟计算,以烟气中O2、CO和H2S组分的体积分数为主要研究对象,优化气膜保护喷口的位置、层数、垂直倾角和风量配比,并对比现场研究结果.数值模拟和现场试验结果均表明,应用气膜保护技术后,锅炉热效率和SCR脱硝反应器入口NOx体积分数变化较小,锅炉运行参数均正常,未对锅炉的正常运行产生不利影响.应用气膜保护技术后,水冷壁附近平均O2体积分数可达5.0%以上,较应用前提高5倍以上,平均H2S体积分数较应用前降低85%以上,可控制在100 μL/L以下,水冷壁附近区域的还原性气氛消除,腐蚀性气体体积分数显著降低,水冷壁高温腐蚀得到根本治理,锅炉运行安全性显著提高.水冷壁气膜保护技术对同类型机组锅炉水冷壁高温腐蚀的防治具有良好的示范作用.

通过对比分析4种煤气发电技术的应用场景和技术特性,探究钢铁厂煤气的最佳利用路径,最大限度地实现能量的分级回收、梯级利用和协同发电.余热回收加汽轮机发电技术(HTG)最优回收了煤气的高温余热,但产出的低压饱和蒸汽发电效率较低.燃气锅炉加汽轮机发电技术(BTG)简单高效,提高了锅炉初参数,一次再热,极大地提高了发电效率,但所燃烧煤气热值不能低于5 400 kJ/m3.燃气轮机联合循环发电技术(CCPP)发电效率高,但初期投资大,适用于大型钢铁厂,机组选型要求高,需根据特定的使用工况确定.余压透平发电技术(TRT)仅利用煤气的压力能和热能,同时对煤气进行预处理,后续可通过BTG、CCPP进一步利用余热.

贴壁风技术是缓解燃煤锅炉水冷壁高温结渣和腐蚀问题的有效措施,其原理是通过水冷壁上的空气喷口向结渣腐蚀严重区域通入贴壁风,以达到降低壁面温度、改善还原气氛的目的.在某超临界600 MW机组配套的对冲燃烧锅炉前后墙水冷壁上加装了3层贴壁风喷口,并开展了贴壁风空气动力场冷态工业试验和热态燃烧运行试验.结果表明:贴壁风气流可覆盖至侧墙中部位置,能够实现对炉膛易腐蚀区域的良好覆盖和吹扫;锅炉负荷为600、450、300 MW的工况下,贴壁风投运后水冷壁的贴壁O2体积分数较投运前平均提高至3.0％以上,贴壁H2S体积分数平均降低80％以上,且均在200×10–6以下.水冷壁的高温腐蚀问题可以得到有效防控.

目前火力发电厂均安装有烟气脱硝系统.烟气脱硝催化剂的最佳活性温度区间一般为320~420摄氏度.机组启动期间,发电机并网前,脱硝反应器入口温度无法达到催化剂要求的最低连续喷氨温度,导致机组在并网后长时间氮氧化物排放超标.为满足机组正常启动过程中氮氧化物全负荷达标排放,华能沁北发电有限责任公司(简称沁北电厂)锅炉专业对本厂60万千瓦、100万千瓦机组的锅炉管屏布置、设备结构、运行方式以及机组启动过程中影响脱硝催化剂入口温升速度的各种因素进行了深入分析,并结合历次机组启动参数的变化规律,确定了脱硝全负荷投运方案,达到了预期的效果.