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1、設(shè)備概況
    菏澤發(fā)電廠2號爐為SG - 420／13.7 - M419超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、單汽包、固態(tài)排渣煤粉爐，Ⅱ型露天布置，爐膛斷面為9 600 mm×8 840 mm，水冷壁管為d60 mm×7 mm的20號無縫鰭片管，前后墻各布置120根，兩側(cè)墻各布置104根；采用直流燃燒器，四角布置，每角燃燒器設(shè)置8層噴口（其中煤粉噴口3層，二次風(fēng)噴口4層，三次風(fēng)噴口1層），兩層油槍。制粉系統(tǒng)為鋼球磨煤機中間貯倉式，熱風(fēng)送粉，配備2臺鋼球磨煤機。該爐于1992年投產(chǎn)發(fā)電。鍋爐設(shè)計煤種為山西混煤（無煙煤十貧瘦煤），其應(yīng)用基元素分析見表1。
    2005年4月12日，2號鍋爐發(fā)生水冷壁爆管，停爐后測量水冷壁厚度發(fā)現(xiàn)，在標(biāo)高(12～16)m之間，管壁減薄較嚴(yán)重，最薄的地方管壁厚度僅1 mm左右。更換前后及兩側(cè)墻水冷壁管總計116根，停機14天，少發(fā)電約4 000萬kW-h。若按照2001年4月大修至今累計運行28 000 h估算，其10 000 h的最大腐蝕速度超過2 mm，超過了一般高溫腐蝕的速度。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、高溫腐蝕的原因分析
    檢查發(fā)現(xiàn)，高溫腐蝕發(fā)生在燃燒器區(qū)域四面水冷壁的向火面，管壁上的附著物由外到內(nèi)呈灰色一黃色、磚紅色一黑色、黑色一黑色等3種形態(tài)，且有分層現(xiàn)象。取樣分析發(fā)現(xiàn)，樣品元素中都含有大量的硫，且均含堿金屬氧化物Mg0、K20、Na20，硫化物FeS、FeS2，F(xiàn)e2 03等，有的部位腐蝕物含量明顯偏高，初步推斷水冷壁附近存在硫酸鹽、硫化氫、硫化鐵3種類型的高溫腐蝕反應(yīng)，導(dǎo)致管壁減薄。造成該爐高溫腐蝕的原因主要有：
    (1)燃用煤種的影響。菏澤發(fā)電廠2號鍋爐燃煤為無煙煤十貧瘦煤的混煤，空氣干燥基揮發(fā)分V。d在10%左右，屬于難燃煤種，燃盡度差，因而燃燒時煤糊火焰拖長，大量煤粉粒子在到達水冷壁附近才開始燃燒和燃盡，未燃盡的碳進一步燃燒時又形成缺氧區(qū)，從而形成還原性氣氛和高的H。S濃度，使高溫腐蝕加劇。另外，從近期燃用煤種的化驗分析結(jié)果來看，燃用煤種含硫量過大，平均含硫量S在1.35%左右（設(shè)計為0.34%）。根據(jù)一般的高溫腐蝕規(guī)律，煤的含硫量超過1.0%后就容易發(fā)生高溫腐蝕。高硫煤在氧量不足的環(huán)境下燃燒，容易產(chǎn)生H2S等腐蝕性氣體，與管壁表面的鐵或氧化鐵作用對管壁產(chǎn)生腐蝕，同時H2S和S02置換產(chǎn)生原子S，可以促進硫化鐵型腐蝕。而且在高溫下會破環(huán)管壁的Fe203保護膜，侵蝕管子直接與金屬鐵反應(yīng)，致使金屬管壁不斷減薄。垢物元素分析表明：灰垢元素分析中有的S元素成分達到33.4%，是形成硫化氫型高溫腐蝕的必要條件之一。此外，從近期的煤粉細度分析結(jié)果來看，R90平均在19. 8%左右，煤粉明顯偏粗。由于煤粉偏粗，容易造成著火延遲，粗煤粉被分離到水冷壁區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)氧量并不充分，經(jīng)過燃燒耗氧，易形成還原性氣氛(CO、H2S)。在還原性氣氛下，沒有完全燃燒的游離硫和硫化物與金屬管壁發(fā)生反應(yīng)，引起高溫腐蝕。
    (2)水冷壁附近呈還原性氣氛。2001年4月為提高低負荷穩(wěn)燃能力，將下兩層一次風(fēng)噴嘴合并改造為一個整體的雙通道燃燒器，采用送風(fēng)機出口的冷風(fēng)供作腰部風(fēng)，以調(diào)節(jié)回流區(qū)大小。這樣由于單只燃燒器的熱功率增加，使?fàn)t內(nèi)局部區(qū)域的燃燒強度加大，加之該種燃燒器出口的一次風(fēng)動量低，除少量冷風(fēng)供作腰部風(fēng)用以冷卻噴口及調(diào)節(jié)回流區(qū)大小外，二次風(fēng)量相對偏小，從而減弱了燃燒器出口的射流剛性，進而影響到爐內(nèi)空氣動力場，致使燃燒器出口的射流形成偏轉(zhuǎn)沖刷水冷壁。另外，由于著火后期靠近水冷壁區(qū)域，氧量供應(yīng)不足，容易產(chǎn)生還原性氣氛，并在水冷壁區(qū)域形成一定濃度的S03、H2S腐蝕性氣體。同時，隨著負荷高低的變化（如：在低負荷運行時爐內(nèi)氧量相對較高，在高負荷運行時爐內(nèi)氧量相對較偏低），配風(fēng)方式的不同等，在氧化和還原性氣氛交替存在時，硫化鐵型(FeS2)反應(yīng)也會交替發(fā)生，形成分層腐蝕。
    (3)燃燒工況不完善、燃燒切圓過大、鍋爐配風(fēng)不佳等易造成煤粉在水冷壁附近強烈燃燒或直接沖刷水冷壁，水冷壁附近煙氣形成較重的還原性氣氛，腐蝕介質(zhì)大太增加，導(dǎo)致水冷壁發(fā)生高溫腐蝕。
    (4)水冷壁管壁溫度偏高。該鍋爐為超高壓自然循環(huán)汽包鍋爐，飽和水溫較高，在額定汽包壓力下計算的管壁溫度為406℃，遠高于水冷壁易發(fā)生高溫腐蝕的管壁溫度下限。當(dāng)管壁溫度超過350℃后，在相同的條件下，管壁溫度每增加50℃，則腐蝕速率增加1倍，過高的壁溫加快了高溫腐蝕速度。另外，由于近期機組的負荷率較高，加上2號爐膛溫度較1號爐膛溫度偏高100℃左右等，也是加快高溫腐蝕的影響因素。
3、預(yù)防對策
    (1)嚴(yán)格控制入爐煤質(zhì)量，特別要注意入爐煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分含量及含硫量等參數(shù)。
    (2)嚴(yán)格控制煤粉細度R90在10%～13%之間，且需保證煤粉細度的均勻性。通過調(diào)整粗粉分離器擋板開度，增加磨煤機內(nèi)小徑鋼球的比例，調(diào)整回粉閥的動作周期，增加磨煤機裝球量，減少磨煤機通風(fēng)量，調(diào)整再循環(huán)風(fēng)量等，確保煤粉細度在上述范圍內(nèi)。
    (3)改善水冷壁附近的還原性氣氛。隨著負荷的變化，適時地調(diào)整腰部風(fēng)的大小，高負荷時應(yīng)開大，低負荷時在穩(wěn)燃允許的范圍內(nèi)，也應(yīng)盡量開大腰部風(fēng)，以減少射流偏轉(zhuǎn)和氣流貼壁，改善水冷壁附近的氣氛，減緩腐蝕速度。為提高背火側(cè)的風(fēng)量及射流剛度，改善貼壁還原性氣氛，減小射流偏轉(zhuǎn)，將4只雙通道燃燒器背火側(cè)的腰部風(fēng)寬度由目前的35mm增大到50 mm，向火側(cè)寬度仍保持原35 mm不變。在四面水冷壁上，各加裝兩級可以調(diào)整控制的貼壁風(fēng)以及水冷壁煙氣取樣測點，以調(diào)整和監(jiān)控水冷壁附近的煙氣成分，調(diào)整確定最佳的配風(fēng)工況。
    (4)對水冷壁管進行噴涂防磨、防腐蝕涂層處理。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
4、結(jié)語
    火電廠鍋爐水冷壁高溫腐蝕與多種因素有關(guān)，包括燃用煤種、爐型及結(jié)構(gòu)參數(shù)、燃燒方式、運行水平等。菏澤發(fā)電廠通過采取燃燒器改造、優(yōu)化燃燒調(diào)整、管壁表面噴涂防腐層等措施，在一定程度上遏制了高溫腐蝕的發(fā)生，取得了良好的綜合效益。