羅 暢，楊學(xué)毅

（湖北能源集團(tuán)鄂州發(fā)電有限公司，湖北 鄂州436030）

0 引言

燃煤鍋爐在生產(chǎn)過程中會同時(shí)產(chǎn)生很多CO、S的氧化物以及氮氧化物等有毒有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)對于大氣環(huán)境及生態(tài)環(huán)境均會產(chǎn)生相當(dāng)程度的危害［1］。2011年，國家以及地方政府均出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，用以嚴(yán)格控制主要污染物排放量，且地方政府發(fā)布的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是氮氧化物的排放量比其他國家規(guī)定嚴(yán)格很多［2］。為了響應(yīng)國家和地方政府對于節(jié)能低碳減排的號召，滿足其環(huán)保效益以及后續(xù)對煙氣的脫硝性改造，燃煤鍋爐需要進(jìn)行低氮燃燒性改造。

目前，國內(nèi)對于盡量減少燃煤鍋爐在生產(chǎn)運(yùn)行過程中燃燒產(chǎn)生NOx的技術(shù)主要有兩種，即煙氣凈化技術(shù)和使用低NOx燃燒的技術(shù)。在我國目前，煙氣處理凈化技術(shù)雖已經(jīng)能夠明顯減少了煙氣中NOx污染物的排放，但所需要投資的財(cái)力和成本都是相對比較高，運(yùn)行起來費(fèi)用昂貴［3］；而采用低NOx燃燒的技術(shù)則有利于在不顯著增加其成本的條件下，有效地減少NOx的排放量，達(dá)到了降低相應(yīng)煙氣處理凈化裝置運(yùn)行成本的目的，進(jìn)而在國內(nèi)得到了大力的推廣和應(yīng)用［4-5］。

低氮燃燒改造前，燃煤鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題并不突出，其腐蝕區(qū)域分布相對分散。近年來，燃煤鍋爐進(jìn)行低氮燃燒改造后，水冷壁高溫腐蝕的案例日益增多，腐蝕程度加劇帶來了顯著危害，且不同燃燒方式下水冷壁高溫腐蝕問題呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。因此本文統(tǒng)計(jì)了35臺機(jī)組發(fā)生水冷壁高溫腐蝕文獻(xiàn)，旨在從這些機(jī)組資料中總結(jié)發(fā)生高溫腐蝕問題規(guī)律。同時(shí)，本文系統(tǒng)地探析不同燃燒方式下燃煤鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題，分析高溫腐蝕發(fā)生機(jī)理，總結(jié)提出高溫腐蝕防護(hù)的處理方法，為燃煤鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供一種指導(dǎo)思路。

1 高溫腐蝕概況

近些年，水冷壁高溫腐蝕問題在全國范圍內(nèi)大面積出現(xiàn)，發(fā)生高溫腐蝕機(jī)組覆蓋了不同裝機(jī)容量、不同鍋爐廠以及不同燃燒方式下的各類型鍋爐。因此，本文統(tǒng)計(jì)了35臺機(jī)組發(fā)生鍋爐水冷壁高溫腐蝕文獻(xiàn)，旨在從這些機(jī)組資料中總結(jié)高溫腐蝕的規(guī)律。

表1為不同鍋爐廠制造機(jī)組發(fā)生水冷壁高溫腐蝕情況。其中，由A廠和B廠制造的鍋爐發(fā)生水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象占比最高，分別達(dá)到40%、37%。由A廠和B廠制造出來的鍋爐主要是通過對沖式進(jìn)行燃燒，而由C廠制造出來的鍋爐主要是通過切圓式進(jìn)行燃燒。同時(shí)，由表2不同燃燒方式下機(jī)組發(fā)生水冷壁高溫腐蝕情況可見，采用對沖燃燒以及四角切圓燃燒的鍋爐發(fā)生水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象占比最高，分別達(dá)到66%、31%。因?yàn)榕c對沖燃燒的方法相比，切圓式燃燒要求所適應(yīng)的煤種區(qū)域范圍較廣、負(fù)荷變化的能力較強(qiáng)，這主要原因是由于切圓式燃燒在燃燒和溫度調(diào)節(jié)上比較靈活，手段也較多。在當(dāng)前我國火力發(fā)電廠的煤質(zhì)多變、并且會經(jīng)常參與電網(wǎng)調(diào)峰的背景下，切圓燃燒在面對高溫腐蝕問題上要優(yōu)于對沖燃燒。

表1 不同鍋爐廠制造機(jī)組發(fā)生水冷壁高溫腐蝕情況Table 1 High-temperature corrosion of water-cooled walls in units manufactured by different boiler plants

表2 不同燃燒方式下機(jī)組發(fā)生水冷壁高溫腐蝕情況Table 2 High-temperature corrosion of water wall of the unit under different combustion modes

而通過統(tǒng)計(jì)，裝機(jī)容量300 MW、600 MW和1 000 MW的機(jī)組鍋爐水冷壁發(fā)生高溫腐蝕現(xiàn)象占比最高，分別達(dá)到17%、40%以及11%。600 MW的機(jī)組是目前國內(nèi)覆蓋比較多的一種機(jī)組，并且裝機(jī)容量越大，鍋爐內(nèi)的燃煤負(fù)荷也會增加，爐膛中的煙氣溫度也會隨之升高，會促進(jìn)水冷壁高溫腐蝕的發(fā)生。但裝機(jī)容量到1 000 MW時(shí)，水冷壁的材料也相應(yīng)提升了等級，發(fā)生水冷壁高溫腐蝕的概率也會降低。

2 燃燒方式下腐蝕特征

2.1 對沖燃燒腐蝕特征

2.1.1 對沖燃燒概況

對沖式燃燒主要是指將幾個(gè)燃燒器分別相對地布置在前后方向兩面水冷壁墻或者是同一方向的中心軸線上，燃料和進(jìn)行燃燒的空氣同時(shí)從整個(gè)爐膛雙向噴出并達(dá)到整個(gè)燃燒爐膛后各向一方的擴(kuò)展，并在爐膛的中心位置處發(fā)生劇烈碰撞后連續(xù)形成一個(gè)上升方向火焰的燃燒處理方式。

目前，我國鍋爐中所采取的對沖式燃燒的鍋爐機(jī)組中大多數(shù)采用的是前后墻對沖式的燃燒方式，這種類型的鍋爐由于都是直接采用旋流式的燃燒器，它所具有的特點(diǎn)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在于：1）旋流式鍋爐燃燒器的一、二次風(fēng)相互混合的比較早且強(qiáng)烈，能夠有效地保障煤粉及時(shí)、充分地進(jìn)行燃燒；2）旋流式鍋爐燃燒器能夠有效地卷起鍋爐內(nèi)的高溫?zé)煔猓?）由于對沖式燃燒的爐膛中火焰運(yùn)動行程相對比較短以及爐內(nèi)的熱負(fù)荷相對比較均勻，所以往往覺得這種鍋爐內(nèi)部結(jié)渣以及外壁遭受高溫腐蝕的問題更加容易得到控制［6-7］。

2.1.2 對沖燃燒腐蝕案例

在前文統(tǒng)計(jì)中，對沖燃燒機(jī)組發(fā)生水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象比例最高，達(dá)到66%。某1 060 MW超超臨界對沖燃燒機(jī)組在某檢修期間發(fā)現(xiàn)，鍋爐左右兩側(cè)墻的中部和下部區(qū)域的螺旋式水冷壁出現(xiàn)大面積的高溫腐蝕現(xiàn)象，減薄情況如圖1所示。根據(jù)水冷壁腐蝕情況統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其左側(cè)墻水冷壁區(qū)域有300根管子出現(xiàn)減薄，右側(cè)墻水冷壁區(qū)域有225根管子出現(xiàn)減薄，總長達(dá)到約2 771 m的水冷壁減薄超標(biāo)［8］。

圖1 某1 060 MW超超臨界機(jī)組水冷壁高溫腐蝕減薄情況Fig.1 High-temperature corrosion and thinning of water wall of a 1 060 MW ultra-supercritical unit

某660 MW對沖燃燒機(jī)組水冷壁高溫腐蝕問題頻繁發(fā)生，腐蝕性區(qū)域主要分布于水冷壁兩側(cè)圍墻各層燃燒器等高處的高溫負(fù)荷位置?，F(xiàn)場通過壁厚檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，爐膛左、右側(cè)墻的高溫超標(biāo)區(qū)域均存在著面積大小約為1.5×5.0 m2、管壁壁厚小于5.5 mm（原設(shè)計(jì)壁厚為7.5 mm）的減薄超標(biāo)區(qū)域［9］。

相同的情況出現(xiàn)了某電廠完成低氮燃燒改造后，該鍋爐為對沖式燃燒鍋爐，進(jìn)行改造1年后，在其水冷壁高溫區(qū)域發(fā)現(xiàn)了管子外表面大面積腐蝕情況，并且主要集中在左側(cè)墻和右側(cè)墻上，原壁厚為8 mm的管子腐蝕后實(shí)測最小壁厚僅為6.3 mm［10］。

2.1.3 對沖燃燒腐蝕分析

綜合上述案例可以清楚地發(fā)現(xiàn)，對沖式燃燒鍋爐中水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的區(qū)域主要分布在鍋爐內(nèi)左右兩側(cè)墻，如圖2所示黑色粗線區(qū)域，尤其以燃燒器附近更嚴(yán)重。對沖燃燒鍋爐往往采用雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器，因?yàn)橐淮物L(fēng)并不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)一次風(fēng)速相對較大時(shí)，煤粉氣流在兩面墻吹出的一次風(fēng)的碰撞作用后就會直接沖向鍋爐左右兩側(cè)墻上的管壁上面，從而引起煤粉在鍋爐左右兩側(cè)墻水冷壁區(qū)域進(jìn)行連續(xù)不斷地燃燒，在其中的燃燒過程所產(chǎn)生的還原性有害氣體，不斷腐蝕兩側(cè)墻金屬材料。

圖2 對沖燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕位置示意圖（黑色加粗線）Fig.2 Schematic diagram of high-temperature corrosion position of water wall of the hedge combustion boiler(black bold line)

而如果一個(gè)鍋爐經(jīng)過了一種低氮燃燒式的升級改造，那么當(dāng)在鍋爐正常運(yùn)行期間，就很有可能會容易出現(xiàn)一個(gè)短暫時(shí)間內(nèi)一個(gè)高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)鍋爐空氣中的含氧量就會出現(xiàn)極低等異常情況。由于這種鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要充分考慮到低NOx排放燃盡風(fēng)口設(shè)計(jì)比較高，燃盡所需要的空氣和風(fēng)量也相對偏大，因此鍋爐兩側(cè)墻的燃燒器區(qū)域延伸到燃盡風(fēng)口區(qū)域的氧氣含量相對偏低，靠中間的燃燒區(qū)域進(jìn)行再分配風(fēng)的能力相對欠缺，并且還有可能出現(xiàn)燃燒過程嚴(yán)重缺氧的情況，導(dǎo)致前期腐蝕產(chǎn)物在煤粉不斷沖刷下從管壁脫落，于是未腐蝕管壁基體暴露，管壁經(jīng)歷腐蝕與沖刷的循環(huán)過程，周而復(fù)始，使得兩側(cè)墻水冷壁快速減薄［6］。

2.2 四角切圓燃燒腐蝕特征

2.2.1 四角切圓燃燒概況

四角切圓式鍋爐燃燒指的是將燃燒器噴嘴布置在鍋爐爐膛的四角上，燃燒器噴嘴射流幾何中心線對準(zhǔn)一個(gè)假想的四角切圓切線的方向，四個(gè)燃燒器與其相互配合，這些四個(gè)運(yùn)動方向的燃燒氣流與其互相碰撞后會發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞和混合，并在爐內(nèi)形成一個(gè)完全充滿于整個(gè)爐膛的高速旋轉(zhuǎn)上升的大型火焰。

四角切圓式鍋爐燃燒的這種類型鍋爐爐內(nèi)運(yùn)行的過程，與其他煤粉燃燒的方式相比較，具有以下的主要特征：1）根據(jù)鍋爐燃燒器的四角形狀對其進(jìn)行合理的布置，一次風(fēng)和煤粉混合物在離開燃燒器后的一段距離內(nèi)，為受限空間射流，容易吸引鍋爐內(nèi)的大量高溫?zé)煔猓?）一次風(fēng)和煤粉混合物直接射入爐內(nèi)，受上游兩個(gè)鄰角橫掃而出的高溫火焰直接強(qiáng)烈的沖擊，著火時(shí)環(huán)境條件比較優(yōu)越，著火穩(wěn)定性良好；3）四角形的射流互相直接關(guān)聯(lián)、彼此之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響，一方面主要原因是由于增加了一次風(fēng)和二次風(fēng)的相互作用與混合，強(qiáng)化了其充分燃燒，在整個(gè)爐膛的燃燒過程中，由于煤粉顆粒外面所裹著的灰殼承受到強(qiáng)烈的撞擊，容易發(fā)生脫落，而且又加快了煤粉顆粒內(nèi)部的氧化與燃燒，這樣就有利于有效促進(jìn)煤粉顆粒的全部燃盡。4）進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的火球能夠促進(jìn)煤粉顆粒在爐內(nèi)連續(xù)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，燃燒的煤粉顆粒具有更長的運(yùn)動旋轉(zhuǎn)行程和充分的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將其燃盡。

2.2.2 四角切圓燃燒腐蝕案例

在本文統(tǒng)計(jì)的35臺機(jī)組中，四角切圓燃燒鍋爐發(fā)生水冷壁高溫腐蝕問題占比31%，如某廠300 MW機(jī)組在前后左右墻兩層火嘴和3次風(fēng)嘴區(qū)域發(fā)現(xiàn)水冷壁減薄現(xiàn)象，全面檢查發(fā)現(xiàn)剩余壁厚小于6 mm的管子（設(shè)計(jì)壁厚8 mm）：1號爐有110根，2號爐有135根。按表面腐蝕速度計(jì)算，該區(qū)域水冷壁管的壽命最多只有10 000 h左右［11］。

某300 MW四角切圓機(jī)組在運(yùn)行不到一個(gè)大修時(shí)，出現(xiàn)了很嚴(yán)重的高溫腐蝕現(xiàn)象，約一半的水冷壁管進(jìn)行了更換，而進(jìn)行更換的水冷壁管就是在鍋爐內(nèi)部水冷壁管壁發(fā)生結(jié)渣的區(qū)域［12］。

某300 MW四角切圓機(jī)組經(jīng)過了鍋爐低氮燃燒式改造升級后，僅僅在運(yùn)行1年多的時(shí)間后便發(fā)生了水冷壁腐蝕爆管情況，并且在四面墻向火側(cè)區(qū)域都出現(xiàn)了管壁明顯腐蝕和減薄問題，而此次一共更換了21根問題管子［13］。

2.2.3 四角切圓燃燒腐蝕分析

在四角切圓型燃燒的鍋爐中，水冷壁易發(fā)生高溫腐蝕區(qū)域主要在四角燃燒器高溫負(fù)荷附近區(qū)域，如圖3所示黑色粗線區(qū)域。對于采用切圓式燃燒的鍋爐而言，當(dāng)其在進(jìn)行燃燒的過程中由于其在切圓的周圍直徑太大，火焰的中心不能在其中形成一種切圓或者是在燃燒過程中被切圓的周圍空氣動力場所推動而產(chǎn)生了方向偏移時(shí)，爐內(nèi)的空氣動力場就會產(chǎn)生一定的傾斜，燃燒器的周圍區(qū)域可能會產(chǎn)生一種燃燒火焰沖墻和一種具有還原作用的燃燒氣氛，從而直接導(dǎo)致可能產(chǎn)生鍋爐高溫腐蝕的問題。而鍋爐經(jīng)過低氮燃燒改造后，在爐膛總風(fēng)量不變的情況下，燃燒器區(qū)域氧的濃度進(jìn)一步降低，使得主燃燒區(qū)域缺氧嚴(yán)重，進(jìn)而產(chǎn)生大量還原性氣體，進(jìn)一步加速高溫腐蝕過程［14］。

圖3 四角切圓燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕位置示意圖（黑色加粗線）Fig.3 Schematic diagram of high-temperature corrosion position of water wall of a tangentially fired boiler(black bold line)

2.3 W型燃燒腐蝕特征

2.3.1 W型燃燒概況

W型燃燒鍋爐就是指上下爐膛之間存在著一個(gè)縮腰，燃燒器均勻地布置在這個(gè)爐膛縮腰上，高溫的煤粉氣流會從這個(gè)爐膛縮腰處的拱頂從上往下噴射，并隨之著火燃燒。著火后環(huán)狀煤粉中的氣流推到爐膛下部后煤粉顆粒重量逐漸減輕，此時(shí)這種環(huán)狀火焰就會直接受到燃燒室下部各個(gè)分級風(fēng)的強(qiáng)力托舉作用，向上旋轉(zhuǎn)或彎曲地流動，在鍋爐下部區(qū)域逐漸形成一種W型火焰，如圖4為FW技術(shù)W火焰鍋爐燃燒特性示意圖。

圖4 W型燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕位置示意圖（黑色加粗線）Fig.4 Schematic diagram of high-temperature corrosion on the water wall of W-type combustion boiler(black bold line)

2.3.2 W型燃燒腐蝕案例

W型火焰鍋爐在國內(nèi)機(jī)組應(yīng)用較少，但同樣出現(xiàn)了經(jīng)過低氮燃燒升級改造后，爐膛內(nèi)的水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的現(xiàn)象。某電廠2號350 MW火電機(jī)組在完成低氮燃燒改造后，發(fā)現(xiàn)鍋爐下爐膛原壁厚6.5 mm的水冷壁出現(xiàn)嚴(yán)重的高溫腐蝕問題，分布區(qū)域?yàn)榍昂髩妥笥覊ΓＳ啾诤翊蟛糠中∮?.5 mm［15］。

2.3.3 W型燃燒腐蝕分析

W型火焰式鍋爐在工作中具有較長的煤粉停留時(shí)間，并且能夠?qū)崿F(xiàn)煤粉的分級燃燒以及良好的空氣動力場等特性［16］，與對沖燃燒方式和四角切圓燃燒方式不同，W型火焰鍋爐進(jìn)行分級送風(fēng)、煤粉濃淡分離、增加燃燼風(fēng)等低氮燃燒改造后，出現(xiàn)高溫腐蝕區(qū)域主要是在下爐膛區(qū)域，如圖4所示黑色粗線區(qū)域，改造后下爐膛區(qū)域由過氧燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榍费跞紵鼙诒砻娴倪€原性氣體濃度會快速升高，這樣很容易發(fā)生水冷壁高溫腐蝕。

3 改進(jìn)措施

水冷壁的高溫腐蝕是一個(gè)極其復(fù)雜的物理以及化學(xué)作用過程，其與管壁的近壁面氣氛條件、煤質(zhì)特性、管壁溫度等因素有關(guān)［17］。不同燃燒方式下爐膛內(nèi)部燃燒氣流的混合波動和高溫環(huán)境、煤粉火焰對墻壁的沖刷以及管壁近表面區(qū)域的還原性氣氛，為產(chǎn)生水冷壁腐蝕化學(xué)作用提供了充分條件，因此解決水冷壁高溫腐蝕問題的方向是減少或消除腐蝕性環(huán)境與水冷壁的接觸。

3.1 燃燒調(diào)整

鍋爐運(yùn)行工況的調(diào)整主要是一種指在鍋爐運(yùn)行的過程中，有目的地、有計(jì)劃地對某些鍋爐中的可調(diào)參數(shù)和其他控制方式（比如燃料供給的方式及配風(fēng)運(yùn)行方式）進(jìn)行調(diào)節(jié)控制［18-20］，對鍋爐中燃燒的情況作全面的調(diào)整并檢測出某些簡易的單項(xiàng)指標(biāo)值，然后將這些調(diào)整試驗(yàn)取得的研究結(jié)論和資料數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析，從其經(jīng)濟(jì)性、安全性等各個(gè)方面綜合考慮之后再加以比較，確定最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)與方式，并調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行特性。針對大多數(shù)發(fā)電企業(yè)的現(xiàn)狀，在煤料不變化的情況下，針對運(yùn)行參數(shù)工況進(jìn)行調(diào)整是優(yōu)先需要考慮的技術(shù)措施。

周科等人的研究表明，通過適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)二次風(fēng)以及縮短或減少一次風(fēng)，同時(shí)適當(dāng)?shù)厣哌\(yùn)行過程中的含氧量和一次風(fēng)速后，水冷壁側(cè)墻區(qū)域的H2S濃度有了明顯的下降，管壁近表面的還原性氣氛明顯改善，提高了鍋爐運(yùn)行過程中的安全性［21］。

陳敏生等研究者通過對前后兩側(cè)墻各加裝3層貼壁風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生了水冷壁大面積高溫腐蝕的某600 MW超臨界鍋爐通過燃燒調(diào)整后，水冷壁兩側(cè)墻壁近表面的CO和H2S的體積分?jǐn)?shù)顯著下降，鍋爐的性能指標(biāo)得到了改善，水冷壁的腐蝕問題已得到了有效的控制［22］。

某600 MW超臨界機(jī)組在對沖燃燒鍋爐的兩側(cè)墻上出現(xiàn)嚴(yán)重的水冷壁腐蝕現(xiàn)象后，通過安裝在燃燒器區(qū)域兩側(cè)墻水冷壁上的貼壁風(fēng)系統(tǒng)，使得兩側(cè)墻H2S體積分?jǐn)?shù)顯著下降，O2體積分?jǐn)?shù)顯著提高，有效抑制了兩側(cè)墻還原性氣氛的形成，從而控制了水冷壁的高溫腐蝕［7］。

解決水冷壁高溫腐蝕問題的重點(diǎn)方向是降低或者消除火焰背火側(cè)產(chǎn)生的還原性氣氛，通過運(yùn)行調(diào)整來合理配風(fēng)，有效地改善了水冷壁壁面的還原性氣氛，從而有效控制水冷壁的高溫腐蝕。但爐型以及燃燒器的差異對水冷壁壁面的還原性氣氛有較大的影響，不同的鍋爐均需要通過運(yùn)行調(diào)整找到較佳的運(yùn)行方式。

3.2 表面噴涂

對于鍋爐的水冷壁而言，通過涂層技術(shù)來進(jìn)行其表面腐蝕防護(hù)，已成為各地火力發(fā)電廠預(yù)防其磨損和腐蝕的重要手段。有機(jī)組采用滲鋁、刷涂、熱噴涂等新型工藝技術(shù)期望徹底解決材料發(fā)生高溫腐蝕以及管子沖蝕問題，其中滲鋁可延長管子安全運(yùn)行時(shí)間，但由于滲鋁溫度高影響材料的本體性能現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。而采用熱噴涂防護(hù)處理后的管子得到了更好地保護(hù)，價(jià)格相對低廉，該技術(shù)也在國內(nèi)廣泛應(yīng)用到了各個(gè)火力發(fā)電企業(yè)的鍋爐材料中。

劉謙等人利用高速電弧噴涂技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室以及現(xiàn)場發(fā)電廠的實(shí)際工作應(yīng)用中，研究表明通過使用Cr-Ni涂層以及加上高溫孔劑涂層體系，其抵抗腐蝕的作用更加有效，且此類方法使得管子的抵抗腐蝕作用的長壽命周期達(dá)到5年以上［23］。

寧志等人針對某超超臨界鍋爐中出現(xiàn)的鍋爐內(nèi)部受熱面材料高溫腐蝕影響較大的問題，對鍋爐中發(fā)生高溫腐蝕較嚴(yán)重的一些材料表面采用了高溫納米陶瓷涂層方法進(jìn)行了修復(fù)改造。經(jīng)過這次改造后，鍋爐的熱效率比改造前提高了0.4%，且由于此次改造區(qū)域的水冷壁耐高溫腐蝕和抵抗沾污結(jié)渣的能力大大提高，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)的安全性和經(jīng)濟(jì)性能也大大得到了改善，在一定程度上為機(jī)組安全生產(chǎn)提供了先進(jìn)的技術(shù)保證［24］。

在受熱面管表面噴涂具有防腐蝕性能的涂層，對受熱面管的高溫腐蝕速度有一定的減緩效果，能夠一定程度減弱水冷壁高溫腐蝕，但涂層與受熱面管的熱膨脹系數(shù)不同，在長期運(yùn)行過程中涂層與受熱面管的結(jié)合作用會逐漸失效，因此涂層對提高受熱面管的抗高溫腐蝕作用是有一定的壽命。

3.3 控制入爐煤

煤中含硫等腐蝕性物質(zhì)是形成腐蝕的因素之一，同時(shí)煤的特性直接影響到受熱面管腐蝕性環(huán)境的生成，從而影響了管壁的腐蝕速度。低氮燃燒條件下，偏高含硫量煤可能會導(dǎo)致水冷壁向火側(cè)發(fā)生大面積的高溫腐蝕而逐漸壁厚變薄。

此外，煤粉的粗細(xì)也會影響到燃燒特性。煤粉越粗，越不易于在高溫燃燒時(shí)燃盡，使得其高溫燃燒持續(xù)時(shí)間延長，容易在整個(gè)水冷壁管壁近表面逐漸生成一種具有高溫還原性的燃燒氣氛，從而導(dǎo)致受熱面管產(chǎn)生高溫腐蝕；另一方面，由于有的煤粉粗度過粗，粗的煤粉會對管壁一直產(chǎn)生沖刷的作用，使得水冷管壁被高溫腐蝕，而且生成的化學(xué)產(chǎn)物不斷地脫落，進(jìn)而造成了高溫腐蝕化學(xué)反應(yīng)持續(xù)發(fā)生［25-26］。煤粉的粗細(xì)對鍋爐水冷壁壁面還原性氣氛影響顯著，在低氮燃燒條件下，不同的鍋爐需要找到最佳煤粉細(xì)度，才能更好地滿足鍋爐長期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。

由于近年來我國社會主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提高，全國對煤炭供應(yīng)也變得越來越緊張，使得國內(nèi)大部分發(fā)電廠在實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行過程中并沒有采用原本可以直接燃用的設(shè)計(jì)煤種，而是把劣質(zhì)煤、高硫煤與其他設(shè)計(jì)煤種混合后進(jìn)行摻放和燃燒，以求達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。因此，就目前國情來看，完全燃用設(shè)計(jì)煤種，不摻燒高硫煤和劣質(zhì)煤是很難實(shí)現(xiàn)。但是發(fā)電企業(yè)應(yīng)該要求嚴(yán)格控制入爐煤的含硫量，合理科學(xué)有效地?fù)綗煌拿悍N，可以留給發(fā)電企業(yè)在煤種上選擇的余地；同時(shí)，控制好入爐煤粉顆粒的粗細(xì)，為鍋爐機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障。

4 結(jié)語

對沖燃燒方式下，高溫腐蝕區(qū)域主要分布在兩側(cè)墻水冷壁；四角切圓燃燒方式下，高溫腐蝕區(qū)域主要分布在四面墻燃燒器區(qū)域；W型燃燒方式下，高溫腐蝕區(qū)域主要分布在四面墻下爐膛區(qū)域。

目前，要解決大面積高溫腐蝕問題，需要從運(yùn)行調(diào)整、表面防護(hù)、控制入爐煤以及設(shè)備維護(hù)改造等多角度考慮。

建議加強(qiáng)水冷壁管防磨防爆工作，重點(diǎn)監(jiān)控易腐蝕區(qū)域。