В настоящее время признано, что основной причиной коррозии экранных труб при сжигании твердого сернистого топлива является образование сероводорода H2S в зоне горения топлива. Содержание H2S может меняться в зависимости от конструктивных и режимных факторов. В результате взаимодействия H2S с металлом экранных поверхностей нагрева образуются сульфиды железа. Пленка FeS — FeO — Fe2O3 — Fe3O4 является пористой и не способна препятствовать дальнейшему разрушению металла. Наибольшие коррозионные повреждения наблюдаются в котлах ТПП-110 и ТПП-210.
Максимальная скорость коррозии труб в котлах ТПП-110, ТПП-210А на уровне нижних горелок составляет 1,8—2,0 мм/год, а на уровне верхних горелок — примерно 1,0 мм/год. В котлах ТПП-110 и ТПП-210 следы коррозии наблюдались после 12— 16 тыс. ч эксплуатации, а в котлах ТПП-210А — после 8000 ч. По периметру топки коррозия экранов происходит с большой неравномерностью; на задних экранах котлов ТПП-210 она незначительна, а над горелками скорость коррозии достигает 1,1— 1,4 мм/год. Разрывы экранных труб из-за коррозионных разрушений наблюдались на этих котлах после 25 000—30 000 ч после работы [3.11].
Одним из радикальных способов снижения интенсивности коррозии экранных труб является повышение избытка воздуха в горелках. Однако этот способ не может быть реализован в достаточной мере при сжигании слабореакционных топлив, поскольку находится в противоречии с условиями обеспечения устойчивого выхода жидкого шлака, а также устойчивого воспламенения топлива. Этим можно объяснить неудачные попытки использовать сбросной воздух в качестве вторичного воздуха при подаче его в горелки. К недостаткам ввода сушильного агента в топочную камеру через горелочные устройства относится участие водяных паров сушильного сбросного агента в генерации сероводорода в факеле.
Нецелесообразность такой схемы ввода сушильного агента при сжигании АШ подтверждена опытом эксплуатации Новочеркасской ГРЭС. Если при сжигании слабореакционного топлива упорядочение воздушного режима затруднено условиями воспламенения топлива, то при сжигании ГСШ устраняется простым способом. Первые мероприятия, направленные на снижение коррозии в котлах ТПП-312 и ТПП-312А и связанные с увеличением коэффициента избытка воздуха в горелках снизили коррозию, но все же не исключили коррозию экранных труб. Одной из причин коррозии было нарушение скоростного режима работы горелок, связанное с превышением влажности топлива над расчетной. Как известно, повышение влажности топлива приводит к увеличению доли сушильного агента, т. е. первичного воздуха, и соответственно уменьшению расхода вторичного воздуха через горелки. При влажности ГСШ более 15% расход первичного воздуха достигает 35—40%, а скорость его в горелках—40 м/с. Повышение скорости первичного воздуха и соответственно уменьшение соотношения w2/w1 приводят к ухудшению смесеобразования пылевоздушных масс, затягиванию горения, сепарации пыли, шлакованию.
В целях устранения указанных недостатков разработана схема сброса части сушильного агента из напорного короба мельничного вентилятора в топку котла через специальные трубопроводы, подключенные к горелкам. На некоторых котлах ТПП-312А сброс части сушильного агента осуществлен через дополнительный периферийный канал основных горелок. На котлах ТПП-312 часть сушильного агента подается в топку через центральный канал четырех средних горелок верхнего яруса. По рекомендации НПО ЦКТИ скорость пылевоздушной смеси должна составлять 28—30 м/с, вторичного воздуха — 40—42 м/с, сушильного агента — 40 м/с; избыток воздуха [3.11, 3.27] в горелке — 1,05.
Большое влияние на состав продуктов сгорания оказывает стабильность подачи пыли к горелкам. При нестабильной работе питателей пыли, а также резком изменении давления в бункере пыли может происходить увеличение расхода пыли через горелку в 2—2,5 раза. Наиболее частые и сильные нарушения наблюдаются в работе питателей пыли, подключенных в углах пылевого бункера, что может быть обусловлено охлаждением, увлажнением и периодическим слеживанием пыли в углах бункеров. Стабилизация работы системы бункер пыли — питатель—горелка является одним из факторов снижения пульсаций факела и уменьшения повреждений от высокотемпературной коррозии.
Надежность экранных труб котлов с жидким шлакоудалением во многом также зависит от состояния шипов, жаростойкости и теплопроводности шипового утепления. Эксплуатационный опыт свидетельствует о том, что при удовлетворительном состоянии шипов и огнеупорной массы, регулярном и своевременном их восстановлении коррозионные разрушения либо не происходят, либо происходят значительно реже. По мере разрушения огнеупорной торкрет-массы происходит изменение температурного режима экранных труб. Так, по данным [3.8] в зоне максимальной коррозии котла ТПП-210А при хорошем состоянии шипового утепления температура поверхности лобовой стороны трубы достигает 430—530 °С. Через 2500 ч эксплуатации нового утепления экрана температура отдельных труб возрастает на 30—50 °С, при этом температура тыльной стенки трубы остается на уровне 390—410 °С.
Исследования и опыт эксплуатации блоков позволяют заключить, что высокотемпературная коррозия экранных труб наблюдается в топках котлов с жидким шлакоудалением [3.11] при температуре внутрикотловой среды более 310 °С.
