1、引言
    某發(fā)電廠的1臺WG2-410/100-7型單汽包自然循環(huán)高壓鍋爐于1994年5月投產(chǎn)，其水冷壁管材質(zhì)為#20鋼，規(guī)格為∮60x5 mm。2004年1月，位于鍋爐前墻7m層的水冷壁管向火側(cè)爆破，開度約60x40mm，爆破口邊緣附近的管壁有明顯腐蝕坑，減薄處厚度2.5 mm．腐蝕坑上有一處裂紋，管外壁結(jié)渣較多。
    金相分析結(jié)果：爆口無明顯塑性變形；顯微觀察爆口內(nèi)壁微貧碳區(qū)，有明顯的脫碳現(xiàn)象，裂紋為延晶應(yīng)力腐蝕裂紋，爆口屬脆性損壞；外壁金屬無明顯脫碳現(xiàn)象。
    經(jīng)測定，該水冷壁管向火側(cè)的垢量高達(dá)6792g/m2，其中含銅量為239.0g/m2。腐蝕坑附近的垢樣成分為：Cu0 51.0 %,Fe203 42.1 %,Si02占3.2%.
  2003年1月鍋爐7m層水冷壁管外表面多處被掉渣砸傷，曾停爐焊補(bǔ)，當(dāng)時(shí)測定其水冷壁管垢量為150.4g/m2，含銅量為23.3g/m2。至2004年1月一年期間，垢量增加528.8g/m2，含銅量增加217.7g/m2，表明期間鍋爐水冷壁管腐蝕和銅的沉積非常嚴(yán)重。
2、機(jī)組水汽品質(zhì)
    該鍋爐補(bǔ)給水為二級除鹽水，給水采用加氨及聯(lián)氨處理，pH控制在8.8～9.3，爐水采用低磷酸鹽加藥處理，pH控制在9.3以上。2003年1至11月機(jī)組運(yùn)行各項(xiàng)汽水品質(zhì)合格，其中給水含銅量在2 5～3.6ug/L范圍內(nèi)，給水含鐵量在7.9~21.3ug/L范圍內(nèi)，熱力系統(tǒng)的金屬材料在運(yùn)行期間的腐蝕得到較好控制。但該機(jī)組于2003年12月23日至2004年1月2日運(yùn)行期間，凝汽器銅管持續(xù)著泄漏，凝結(jié)水過氫電導(dǎo)率、硬度及給水的硬度均超標(biāo)，具體數(shù)據(jù)見表1。
    由表1可以看出，期間凝結(jié)水的硬度已超過一級處理值，按規(guī)定應(yīng)在72 h內(nèi)恢復(fù)正常，凝結(jié)水的過氫電導(dǎo)率也超過三級處理值，按規(guī)定應(yīng)在4h內(nèi)恢復(fù)正常，否則應(yīng)停爐處理。實(shí)際因各種原因，未能在該期間使水質(zhì)恢復(fù)正常，也未停機(jī)處理，水汽系統(tǒng)的金屬材料因此一直處在快速的腐蝕、結(jié)垢與積鹽，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    自1999年開始，該機(jī)組停運(yùn)時(shí)，采用在滑停期間加十八烷基胺并熱爐放水保養(yǎng)，鍋爐上水采用加氨調(diào)整。2001年11月給水加聯(lián)氨技改項(xiàng)目實(shí)施后，鍋爐上水改為加氨及聯(lián)氨調(diào)整，pH控制在9.3以上，聯(lián)氨控制在30mg/L左右，鍋爐停運(yùn)保護(hù)已見成效：鍋爐啟動時(shí)爐水含鐵量從1000~3000ug/L，降至110～200ug/L。但因汽機(jī)側(cè)高壓加熱器、除氧器給水箱的給水未全部放于，當(dāng)停用時(shí)間長時(shí)，空氣中的C02及02會加劇這些部位的腐蝕，機(jī)組啟動時(shí)給水的含量還無法控制在100ug/L以內(nèi)。自2001年下半年開始，停機(jī)時(shí)對凝汽器汽側(cè)銅管進(jìn)行灌除鹽水查漏，在溶02及游離C02的作用下，銅管汽側(cè)的腐蝕大大提高。另外，機(jī)組啟動階段蒸汽中的氨含量達(dá)10 mg/L左右，一部分氨通過向空排氣閥排走，另一部分氨則進(jìn)入凝汽器，在空抽區(qū)富集，對凝汽器銅管產(chǎn)生氨腐蝕�？梢姡瑱C(jī)組停運(yùn)期間汽機(jī)側(cè)的腐蝕尤其是銅合金的腐蝕較嚴(yán)重，使機(jī)組的啟動水質(zhì)較差，具體數(shù)據(jù)見表2。
    由表2可以看出，剛啟動時(shí)凝結(jié)水及給水的含鐵量分別超過80ug／L和100ug／L，凝結(jié)水及給水的含銅量超過30ug／L，在點(diǎn)火啟動8h內(nèi)，凝結(jié)水含鐵量仍超過30ug/L，給水含銅量仍超過5ug／L，均未能達(dá)到機(jī)組啟動的控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)這些銅鐵腐蝕產(chǎn)物隨給水進(jìn)入鍋爐時(shí)，會沉積在鍋爐的水冷壁受熱面上，加速水冷壁管的腐蝕與結(jié)垢。
3、腐蝕爆管原因分析
    2003年該鍋爐持續(xù)運(yùn)行時(shí)間較往年長，鍋爐蒸發(fā)量也較往年高，有時(shí)也超過410 t/h，鍋爐的熱負(fù)荷因此較高。資料表明，鍋爐在高熱負(fù)荷下運(yùn)行，爐管的的電化學(xué)腐蝕與垢下腐蝕會大大加快，氧化鐵垢、銅垢形成速度會迅猛增長，垢量因此快速增大。
3.1  爐管發(fā)生銅與鐵的電化學(xué)腐蝕
    水冷壁熱負(fù)荷高，爐水中的銅離子容易在管壁上得到電子析出金屬銅(Cu2++2e=Cu)；與此同時(shí)，在鄰近區(qū)域上發(fā)生著鐵失去電子的腐蝕( Fe =Fe2+2e)，反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物覆蓋在金屬表面，形成垢。熱負(fù)荷越高，爐管上的銅垢及氧化鐵垢的沉積速度就越快。
3.2爐管發(fā)生沉積物下爐水濃縮腐蝕及爐水過熱水蒸汽腐蝕
    當(dāng)水冷壁熱負(fù)荷高且結(jié)垢量較大時(shí)，沉積物下的爐水高度蒸發(fā)濃縮形成濃爐水。
    2003年12月份凝汽器泄漏，漏進(jìn)的氯化物會在爐管沉積物下發(fā)生濃縮水解產(chǎn)生濃酸，破壞水冷壁管的FC304保護(hù)膜，其反應(yīng)式為：
    綜上分析，該鍋爐自2003年以來，由于熱負(fù)荷高及機(jī)組啟動時(shí)給水銅鐵含量高，在焊口附近、爐管彎曲的部分以及爐管局部過熱等部位發(fā)生爐水的鐵、銅氧化物的快速沉積，沉積物下的爐水因爐管過熱引起局部濃縮，進(jìn)而產(chǎn)生沉積物下脆性腐蝕。由于爐管腐蝕減薄及裂紋的產(chǎn)生而導(dǎo)致爆管。
4、預(yù)防鍋爐水冷壁腐蝕爆管的措施
4.1  盡可能避免鍋爐水冷壁管高熱負(fù)荷運(yùn)行
    (1)控制鍋爐在額定蒸發(fā)量下運(yùn)行，防止鍋爐超額定出力運(yùn)行；
    (2)鍋爐大修時(shí)．做好冷態(tài)空氣動力場試驗(yàn)，盡量保證火焰中心不偏離；
    (3)鍋爐運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制好氧量及調(diào)整好爐溫，盡可能保證火焰切圓燃燒，避免煤粉刷墻及鍋爐結(jié)渣；
    (4)鍋爐結(jié)渣時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除。
4.2努力減少給水鋼鐵含量
    (1)嚴(yán)格按照《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》(DL/T 561-1995)開展運(yùn)行汽水監(jiān)督，確保汽水品質(zhì)合格，減少運(yùn)行期間熱力設(shè)備的腐蝕；
    (2)加強(qiáng)機(jī)組停運(yùn)保護(hù)，使用專用加藥設(shè)備往除氧給水管道上加入十八烷基胺藥液對機(jī)組保養(yǎng)，并盡可能放水干燥保養(yǎng)，以減少停運(yùn)腐蝕；
    (3)盡量縮短凝汽器汽側(cè)灌除鹽水查漏的時(shí)間，并在查漏結(jié)束后及時(shí)將除鹽水排空，以減少凝汽器銅管的腐蝕；
    (4)機(jī)組啟動時(shí)，應(yīng)加大鍋爐向空排氣，保證蒸汽氨含量不大于2 mg/kg時(shí)才可并汽；
    (5)機(jī)組啟動時(shí)，凝結(jié)水鐵≤80ug／L，銅≤30ug/L，硬度≤10.0umol/L，二氧化硅≤80ug／L才能回收；
    (6)機(jī)組啟動時(shí)，高、低壓加熱器的疏水含鐵量不大于400ug/L時(shí)才可回收。
4.3嚴(yán)防凝汽器泄漏
    (1)對凝汽器銅管實(shí)施陰極保護(hù)，減少銅管腐蝕；
    (2)加強(qiáng)凝汽器泄漏監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水過氫電導(dǎo)率≥0.3ug/cm時(shí)應(yīng)全面分析系統(tǒng)汽水品質(zhì)，經(jīng)判斷為凝汽器泄漏時(shí)應(yīng)及時(shí)降負(fù)荷查找并堵漏，嚴(yán)防凝結(jié)水、給水水質(zhì)劣化；
    (3)凝汽器泄漏時(shí)應(yīng)加大化學(xué)加藥量，加大排污，盡量保證爐水、蒸汽品質(zhì)合格。
4.4加強(qiáng)大修檢查與分析
    (1)按照《防止火電廠鍋爐四管爆漏技術(shù)導(dǎo)則》重點(diǎn)檢查鍋爐水冷壁管，發(fā)現(xiàn)管子出現(xiàn)質(zhì)量問題應(yīng)給予更換；
    (2)爐管結(jié)垢量達(dá)到酸洗控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)安排酸洗，確保水冷壁管干凈無垢；
    (3)水冷壁割管應(yīng)具有代表性，建議割取鍋爐四面墻有焊口的水冷壁管檢查。
5、結(jié)束語
    當(dāng)鍋爐水冷壁熱負(fù)荷高及給水銅、鐵含量高時(shí)會使鍋爐水冷壁管腐蝕加快，并在水冷壁受熱面上快速沉積氧化鐵及銅垢，進(jìn)而發(fā)生垢下脆性腐蝕直至爆管。因此要求鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)崗位人員通力合作，共同做好鍋爐燃燒工況的調(diào)整和熱力設(shè)備的防腐、防垢工作，盡可能地避免鍋爐水冷壁腐蝕爆管。
    富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要以生物質(zhì)顆粒燃料為主要燃燒物。