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摘要：文章首先进行高温腐蚀的分析，其次阐述锅炉水冷壁高温腐蚀原因，最后提出相关对策，意在有效避免各类事故的发生，使锅炉水冷壁具有较高质量标准｡
关键词：燃煤锅炉；水冷壁；高温腐蚀
1引言
我国发生锅炉水冷壁高温腐蚀的事故几率呈现逐年上升的趋势，以某发电厂的锅炉为例，在锅炉水冷壁发生高温腐蚀后，水冷壁管（128根）厚度发生不同程度减薄超标情况，其中最薄壁管厚度约为 5 毫米，使其锅炉强度不断下降，最终引发爆管与泄漏等事故｡
2高温腐蚀类别
水冷壁高温腐蚀相比较其他的腐蚀来说是个非常复杂的物理与化学的混合变化｡高温腐蚀的从发生的原因分析，通常可以被分成三种能造成高温腐蚀的额化合物，即氯化物､硫化物和硫酸盐｡
2.1氯化物造成的高温腐蚀
这些年越来越多的实验报告显示，如果燃煤锅炉在燃烧时使用的煤粉成分中含有大量的氯化物，其锅炉内会产生氯化氢｡氯化氢对锅炉的水冷壁会造成一定的腐蚀，对于这一点很多的热电厂还没有给予足够的关注｡如测试发现所使用的煤粉中氯的含量在0.1%以下，这个数值不足以产生水冷壁的高温腐蚀，可以忽略不计｡
2.2硫化物造成的高温腐蚀
在燃烧器的内部的纵向区域内，因没有完全燃烧的火焰会加速冲击水冷壁的管道，致使煤粉在进行剩余燃烧时将会消耗大部分氧气，这样会导致水冷壁的外部管壁发生硫腐蚀现象｡还有研究表明硫化物形成的高温腐蚀常常同时伴随着黄铁矿的结渣现象｡
2.3硫酸盐造成的高温腐蚀
硫酸盐造成的高温腐蚀主要是由于使用的煤粉中含有碱性组分｡这种碱性成分会在燃烧过程中生成两种化合物（分别为硫酸盐以及焦硫酸盐），其对水冷壁的管道造成腐蚀｡在硫酸盐的化合物对水冷壁造成高温腐蚀的同时存在煤粉结焦和结渣现象的产生｡
如对某电厂水冷壁高温腐蚀的渣样进行分析得出，锅炉水冷壁高温腐蚀产生的主要组分为三氧化二铁｡SO3等｡其主要成分为铁和硫，而其中的硅和铝的含量较低｡通过对这些数据的分析可以推断这类高温腐蚀为硫化物造成的腐蚀｡
3高温腐蚀形成的原因
3.1使用的煤粉中硫的含量过高｡有数据显示，我国生产的煤其中的硫大概有60%~70%是无机硫，其余的30%~40%是有机硫｡在占据有大比例的无机硫中，大部分是黄铁矿硫，剩余的一小部分为硫酸铁硫｡众所周知，对结渣和高温腐蚀影响最大的就是黄铁矿，这点已经得到了同行业的关注｡所以，对入炉的煤粉进行硫及其各种形态硫的测定就显得尤为重要了｡
3.2煤质原因
某热电厂的锅炉燃煤使用的是某地的无烟煤，但由于其自身产量及运输各方面的影响，最终使用的燃料为无烟煤夹杂部分贫煤｡经过研究数据测定，这种煤粉在燃烧过程中的产生的挥发组份中含有的二氧化碳､水等过多，其产生的氢气和甲烷等可燃烧气体成分较之减少，挥发组份的充分释放温度过高，而且其挥发释放速度缓慢｡这样导致煤粉的充分燃烧时间加长，能够燃尽的性能更差，使得水冷壁的表面更易形成还原性气氛｡
3.3锅炉内壁设计的切圆参数过大
近些年设计的锅炉内壁为了能在内部进行更好更充分地混合和燃烧，都采用了相对大尺寸的切圆｡这样做虽然提高了燃烧效果，但在燃烧过程中不利于煤粉气流的纵向流通，导致气流紧贴内壁而形成高温腐蚀｡研究锅炉内部的冷空气动力场可以发现，由于上､下部两个方向的风与上游气流的共同影响，一次风气流在脱离喷口时出现了一个较大偏转｡研究数据表明且内壁的切圆尺寸在8米左右，偏转会更加明显｡
3.4一次风气流的偏转
由于在设计时对锅炉的燃煤使用进行了考虑（即不会使用全部的无烟煤和贫煤），因此风速上将相对高的二次风速和较低的一次风速作为第一选择｡这样做的目的是为了增加第一､二次风速的射流差值｡由于锅炉内部的顶部相邻气流的推挤作用和两边补气条件差异的影响，第一､二次风的射流在喷出燃烧器后将会向背向火焰一侧的水冷壁发生偏转，那么这时的刚性较弱一次风射流会产生相比二次风的偏转更大的一个角度，这个角度会迅速使一次和二次分彻底分离｡如果选取的一､二次风速的射流差值越大，这个角度将会越大，分离现象的发生将会更加明显｡可以在非燃烧的状态下使用长丝带进行观测｡
通过实验发现，锅炉的一次风气流脱离喷口会即刻产生较大度数的偏转｡一次风射流的中下段发生明显贴壁现象｡而且少量的一次风射流与二次风射流的分离造成了煤粉无法与气流充分混合，导致了煤粉在乏氧的环境中进行燃烧，这样就会在的射流的下段产生小范围的还原性气氛｡如采用了双通路的燃烧器则会使这种现象加剧｡一､二次风的射流分离进一步加大，在这样的状态下，回流如果继续加强则烟气的回流量也相应增加，这样的燃烧稳定性更好｡但是在在回流区域剧烈的地方，一次风的速度会迅速地下降｡
另外，双通路燃烧器的预混燃烧室的出口截面积比原来的面积增加了，这使得一次风出口的速度迅速减弱｡以上这两个因素会影响一次风的刚性强度，发生偏转的可能性也大大提高｡双通路燃烧器的应用加大了一､二次风偏转的角度，也使高温腐蚀的可能性大大增加了｡
3.5使用的煤粉的颗粒度过大
锅炉的燃料制粉系统一般是针对某个煤种进行设计，如果使用其他煤种或掺杂劣质煤作为燃料时，制粉系统的负担会相应增加｡如果制粉系统的负担增加则相应其分离效率也会降低，最终导致煤粉的颗粒度会加大｡煤粉的颗粒度对高温腐蚀有着很大的影响｡煤粉颗粒过粗的结果是火炬的长度增加，同时将使煤粉不能完全燃尽｡未燃尽的大颗粒煤粉会积聚在水冷壁的附近，这样会使高温腐蚀现象更加严重｡根据锅炉在使用中的经验得知，贫煤的煤粉细度R90应该控制在10%左右｡在此种锅炉中使用的煤粉细度R90为16%~19%｡在这种条件下，煤粉无法完全燃尽，使得锅炉内部的水冷壁高温腐蚀现象加剧｡
4改进措施
4.1一次风喷口偏转
把一次风的喷口向另外一个角度偏转，这样就会形成一个与原切圆的旋转方向相对的､直径更小的切圆｡这种方法对减少水冷壁的高温腐蚀有着很好的作用｡与此同时，也会相应提高锅炉的平稳燃烧能力及防止燃料结焦也起着相应的作用｡它的作用机理是：当将一次风喷口偏转后，其喷出的反切的风其运动的开始方向同主要的气流的转动方向相反，当上游的高温气流对其进行阻挡和搅动后，煤粉的射流速度大幅度的递减，这样就延长了煤粉颗粒在高温烟气中的驻留时间，这些都对着火和稳定燃烧有帮助｡一次风射流的速度处于递减的状态时，承受了主气流对气的推挤作用，其自己的运动轨迹会与主气流的运动轨迹逐渐重合｡射流中的空气的惯性较小会先于煤粉转向，这样大部分的煤粉颗粒会发生分离并聚集在炉膛的中间范围内，从而形成风包住煤粉的燃烧方式，将会大大降低高温腐蚀现象的发生｡
4.2增加侧边风技术
增加侧边风的目的是使水冷壁高温腐蚀区域的还原性气氛发生改变并增加一定范围内的含氧量｡具体做法是在高温腐蚀区域的水冷壁上安装喷口，向炉膛内增加空气流通量｡侧风技术对防止水冷壁产生高温腐蚀现象十分有效措施｡这种做法对锅炉的全部燃烧过程没有任何影响，并且由于二次风的分级大大地减小了氮氧化物的产生｡
4.3运行中的的调整方法
可以采取加过剩空气系数､增加多台磨煤机联合在不同时段投送､空预器堵漏和避免堵灰､减小煤粉颗粒度等措施｡
5结语
现在人们的环保意识越来越强｡根据环境保护的要求和各类燃煤锅炉的大容积､大功率的日益提高，其燃煤锅炉水冷壁出现高温腐蚀额现象的发生也越来越严重｡更有甚者，其产生已经严重影响到锅炉的运行，以至于给锅炉的安全运行带来了安全隐患｡如维修不当还会增加锅炉的运营成本，所以必须得到重视｡
参考文献：
[1]周颖驰.锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及对策[J].热力发电，2013，07：138-141
[2]李敏，丘纪华，向军，孙学信.锅炉水冷壁高温腐蚀运行工况的防腐模拟[J].中国电机工程学报，2002，07：150-154
论文作者:周伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：水冷论文; 高温论文; 锅炉论文; 煤粉论文; 射流论文; 发生论文; 气流论文; 《电力设备》2017年第30期论文;