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(guò)程中會(huì)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(duì)于大氣環(huán)境及生態(tài)環(huán)境均會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)程度的危害［1］。2011年，國(guó)家以及地方政府均出臺(tái)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(guó)家規(guī)定嚴(yán)格很多［2］。為了響應(yīng)國(guó)家和地方政府對(duì)于節(jié)能低碳減排的號(hào)召，滿足其環(huán)保效益以及后續(xù)對(duì)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(guó)內(nèi)對(duì)于盡量減少燃煤鍋爐在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)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(guó)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(duì)比較高，運(yùn)行起來(lái)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(guó)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(wèn)題并不突出，其腐蝕區(qū)域分布相對(duì)分散。近年來(lái)，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(lái)了顯著危害，且不同燃燒方式下水冷壁高溫腐蝕問(wèn)題呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。因此本文統(tǒng)計(jì)了35臺(tái)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題在全國(guó)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(tái)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(lái)的鍋爐主要是通過(guò)對(duì)沖式進(jìn)行燃燒，而由C廠制造出來(lái)的鍋爐主要是通過(guò)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(jiàn)，采用對(duì)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(duì)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(guó)火力發(fā)電廠的煤質(zhì)多變、并且會(huì)經(jīng)常參與電網(wǎng)調(diào)峰的背景下，切圓燃燒在面對(duì)高溫腐蝕問(wèn)題上要優(yōu)于對(duì)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(guò)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(guó)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(huì)增加，爐膛中的煙氣溫度也會(huì)隨之升高，會(huì)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(jí)，發(fā)生水冷壁高溫腐蝕的概率也會(huì)降低。

2 燃燒方式下腐蝕特征

2.1 對(duì)沖燃燒腐蝕特征

2.1.1 對(duì)沖燃燒概況

對(duì)沖式燃燒主要是指將幾個(gè)燃燒器分別相對(duì)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(guó)鍋爐中所采取的對(duì)沖式燃燒的鍋爐機(jī)組中大多數(shù)采用的是前后墻對(duì)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(shì)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(duì)沖式燃燒的爐膛中火焰運(yùn)動(dòng)行程相對(duì)比較短以及爐內(nèi)的熱負(fù)荷相對(duì)比較均勻，所以往往覺(jué)得這種鍋爐內(nèi)部結(jié)渣以及外壁遭受高溫腐蝕的問(wèn)題更加容易得到控制［6-7］。

2.1.2 對(duì)沖燃燒腐蝕案例

在前文統(tǒng)計(jì)中，對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)沖燃燒機(jī)組水冷壁高溫腐蝕問(wèn)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(chǎng)通過(guò)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(duì)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(cè)最小壁厚僅為6.3 mm［10］。

2.1.3 對(duì)沖燃燒腐蝕分析

綜合上述案例可以清楚地發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(duì)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(duì)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(huì)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(guò)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(duì)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(guò)了一種低氮燃燒式的升級(jí)改造，那么當(dāng)在鍋爐正常運(yùn)行期間，就很有可能會(huì)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(huì)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(duì)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(duì)偏低，靠中間的燃燒區(qū)域進(jìn)行再分配風(fēng)的能力相對(duì)欠缺，并且還有可能出現(xiàn)燃燒過(guò)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(guò)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(duì)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(dòng)方向的燃燒氣流與其互相碰撞后會(huì)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(guò)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(duì)其進(jìn)行合理的布置，一次風(fēng)和煤粉混合物在離開(kāi)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(guò)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(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)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(tái)機(jī)組中，四角切圓燃燒鍋爐發(fā)生水冷壁高溫腐蝕問(wèn)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(hào)爐有110根，2號(hào)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(guò)了鍋爐低氮燃燒式改造升級(jí)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(wèn)題，而此次一共更換了21根問(wèn)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(duì)于采用切圓式燃燒的鍋爐而言，當(dāng)其在進(jìn)行燃燒的過(guò)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(guò)程中被切圓的周圍空氣動(dòng)力場(chǎng)所推動(dòng)而產(chǎn)生了方向偏移時(shí)，爐內(nèi)的空氣動(dòng)力場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生一定的傾斜，燃燒器的周圍區(qū)域可能會(huì)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(wèn)題。而鍋爐經(jīng)過(guò)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(guò)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?tīng)t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(huì)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(huì)直接受到燃燒室下部各個(gè)分級(jí)風(fēng)的強(qiáng)力托舉作用，向上旋轉(zhuǎn)或彎曲地流動(dòng)，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(guó)內(nèi)機(jī)組應(yīng)用較少，但同樣出現(xiàn)了經(jīng)過(guò)低氮燃燒升級(jí)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(hào)350 MW火電機(jī)組在完成低氮燃燒改造后，發(fā)現(xiàn)鍋爐下?tīng)t膛原壁厚6.5 mm的水冷壁出現(xiàn)嚴(yán)重的高溫腐蝕問(wèn)題，分布區(qū)域?yàn)榍昂髩妥笥覊?，剩余壁厚大部分小?.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(zhǎng)的煤粉停留時(shí)間，并且能夠?qū)崿F(xiàn)煤粉的分級(jí)燃燒以及良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)等特性［16］，與對(duì)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(jí)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?tīng)t膛區(qū)域，如圖4所示黑色粗線區(qū)域，改造后下?tīng)t膛區(qū)域由過(guò)氧燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榍费跞紵鼙诒砻娴倪€原性氣體濃度會(huì)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(guò)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?tīng)t膛內(nèi)部燃燒氣流的混合波動(dòng)和高溫環(huán)境、煤粉火焰對(duì)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(wèn)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(guò)程中，有目的地、有計(jì)劃地對(duì)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(duì)鍋爐中燃燒的情況作全面的調(diào)整并檢測(cè)出某些簡(jiǎn)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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)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(guò)程中的安全性［21］。

陳敏生等研究者通過(guò)對(duì)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(guò)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(wèn)題已得到了有效的控制［22］。

某600 MW超臨界機(jī)組在對(duì)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(guò)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(wèn)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(guò)運(yùn)行調(diào)整來(lái)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(duì)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(guò)運(yùn)行調(diào)整找到較佳的運(yùn)行方式。

3.2 表面噴涂

對(duì)于鍋爐的水冷壁而言，通過(guò)涂層技術(shù)來(lái)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(wèn)題，其中滲鋁可延長(zhǎng)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(duì)低廉，該技術(shù)也在國(guó)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(chǎng)發(fā)電廠的實(shí)際工作應(yīng)用中，研究表明通過(guò)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(zhǎng)壽命周期達(dá)到5年以上［23］。

寧志等人針對(duì)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(wèn)題，對(duì)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(guò)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(duì)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(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中涂層與受熱面管的結(jié)合作用會(huì)逐漸失效，因此涂層對(duì)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(huì)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(huì)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(zhǎng)，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(guò)粗，粗的煤粉會(huì)對(duì)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(duì)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(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。

由于近年來(lái)我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提高，全國(guó)對(duì)煤炭供應(yīng)也變得越來(lái)越緊張，使得國(guó)內(nèi)大部分發(fā)電廠在實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行過(guò)程中并沒(méi)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(guó)情來(lái)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(yǔ)

對(duì)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?tīng)t膛區(qū)域。

目前，要解決大面積高溫腐蝕問(wèn)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。