1、設備概況
    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，每角燃燒器設置8層噴口（其中煤粉噴口3層，二次風噴口4層，三次風噴口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。鍋爐設計煤種為山西混煤（無煙煤十貧瘦煤），其應用基元素分析見表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)，在標高(12～16)m之間，管壁減薄較嚴重，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，導致管壁減薄。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，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，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，將下兩層一次風噴嘴合并改造為一個整體的雙通道燃燒器，采用送風機出口的冷風供作腰部風，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，使爐內(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動量低，除少量冷風供作腰部風用以冷卻噴口及調(diào)節(jié)回流區(qū)大小外，二次風量相對偏小，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、預防對策
    (1)嚴格控制入爐煤質(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，減少磨煤機通風量，調(diào)整再循環(huán)風量等，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)整腰部風的大小，高負荷時應開大，低負荷時在穩(wěn)燃允許的范圍內(nèi)，也應盡量開大腰部風，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。