（青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁发电分公司 青海省西宁市 810000）
摘要：提升锅炉热效率，控制锅炉排烟质量，维护锅炉稳定运行，对于火电厂的安全稳定运行至关重要，在锅炉大规模、大数据应用背景下，为提倡锅炉运行的稳定与安全，推动锅炉绿色化、现代化发展，有必要加强锅炉运行过程中产生腐蚀问题的研究，做好腐蚀防治与维护措施。本文基于超临界660MW机组锅炉水冷壁结垢严重的原因分析展开论述。
关键词：超临界660MW机组；锅炉水冷壁；结垢严重；原因分析
引言
在电站锅炉运行中，水冷壁结垢不可避免，特别是在管理不够完善的自备电厂，水冷壁结垢现象更为突出，影响锅炉的经济性和安全性，若结垢厚度超出标准规定，将造成严重的安全隐患，引发事故发生。
1水冷壁结垢的主要原因
水冷壁管结垢要充分注意。水冷壁结垢的主要原因是传热面和介质(水、蒸汽)的管壁表面附着了多种沉积物。根据结构层沉积机制，可分为结晶尺度、颗粒尺度、化合物尺度、腐蚀尺度。(1)决定地。结晶地是锅炉供给水中的可溶性盐随着环境的变化而结晶，堆积在管壁上的沉淀物，其形成是一个物理过程。大部分结晶地是锅炉运行，纯净的水蒸发后，锅炉中包含的盐类留在高炉里，逐渐浓缩，炉内的盐含量达到过饱和状态，因此此时部分钙和镁盐类在水中结晶，形成水垢。一些与温度成反比的盐类，例如CO32-等盐类，随着溶液温度的升高，微晶化反而增加，晶体析出，结垢速度增加。(2)颗粒尺度。漂浮在锅炉上，将未完全过滤在水中的坚硬颗粒堆积在细泥或沙粒等管壁上。在水处理不完善的情况下经常出现。(3)化学反应尺度。锅炉根据化学反应生成不溶于水的化合物，并沉积在管壁上。在此过程中，管道壁不参与化学反应。Na2CO3和CaCl2交互作用会产生CaCO3沉淀。(4)腐蚀尺度。管壁是通过将氧腐蚀、碱腐蚀或酸腐蚀、氢腐蚀等引起的腐蚀产物聚集在管壁上形成结垢。
2垢样元素及其物相分析
水冷壁的垢样成分中绝大部分(93%～98%)都是铁的氧化物，主要来源于给水带入的铁氧化物、水冷壁自身超温氧化产物或者化学清洗等带入;在垢样元素分析中，Mn、Cr、Mo、Si、P等元素与水冷壁管材所含材质元素成分相同，主要来自于水冷壁管材自身;Zn、Al、Ca、Mg、K、Co、Ni、Cu、O等元素主要来自于给水将水汽系统其他部位材料溶解后带入、给水水质受到外来水污染带入或其他污染物，这些成分中除铁的氧化物外其他元素含量相对较低，因此认为水冷壁垢样中主要是铁的氧化物。在铁的氧化物中，前墙和右墙水冷壁垢样中Fe2O3含量约占铁氧化物的32．3%，而后墙垢样中Fe2O3含量约占铁氧化物的28．6%，左墙垢样中Fe2O3含量约占铁氧化物的16．3%，说明前墙、右墙和后墙水冷壁垢样中铁氧化程度和时间明显比左墙高。前墙物相为Fe3O4约63%，Fe2O3约30%，Ca5(PO4)3OH约5%，其余微量;后墙物相为Fe3O4约70%，Fe2O3约28%，其余微量;左墙物相为Fe3O4约82%，Fe2O3约16%，其余微量;右墙物相为Fe3O4约63%，Fe2O3约30%，Ca5(PO4)3OH约5%，其余微量。
3水冷壁表面颗粒沉积与高温腐蚀原因分析
B层燃烧器周围区域水冷壁表面灰样中含碳量较低，而F层燃烧器周围区域水冷壁表面灰样中含碳量较高，由于该机组锅炉采用空气分级燃烧模式，F层燃烧器区域氧气浓度更低，燃烧器喷口煤粉脱挥发分后煤焦颗粒燃烧不完全，部分未燃尽碳颗粒随火焰气流冲刷在惯性作用下撞击水冷壁表面并发生粘附。该机组为固态排渣炉单切圆布置，假想切圆直径与炉膛宽度的比值(应在0.05~0.139范围内)为0.062，说明假想切圆直径选择较为合理。但是，炉内实际切圆直径会随旋转气流上升而逐渐增加，而且若选择较大的二次风偏转角度，也会加剧一次风射流偏转，增大炉内实际切圆直径。
此外，F层燃烧器以上至SOFA喷口区域的还原性气氛较强，灰熔融温度可能存在一定程度的降低，熔融颗粒的粘附趋势增强。而且，在强还原气氛中，煤焦颗粒中的Zn、Pb等痕量元素的析出温度会提前，它们的析出速率也会增强。ZnS和PbS在固相灰组分的富集也说明该区域气态Zn、Pb组分与会形成元素的化学反应以及气态组分的气固转变行为较为显著。气态含Zn组分的分压小于含Pb组分，在相同烟气降温过程中气态Zn元素组分最先发生成核长大行为，而含Pb组分更易于发生异相冷凝。在壁温小于煤灰的流动温度时，灰颗粒的持续撞击与粘附造成水冷壁沉积层表面温度在不断增加，如果水冷壁沉积表面温度小于含Zn组分饱和压力对应的温度，但大于含Pb组分饱和压力对应的温度，气态含Zn组分会发生均相成核与异相冷凝，但该过程中的成核速率和冷凝速率同含Zn组分浓度密切相关。
4相关控制措施
(1)电厂应立即安排锅炉水冷壁的化学清洗，对锅炉化学清洗全过程进行监督，并对化学清洗后残余垢量进行检测。(2)电厂应立即重视并加强运行人员对水冷壁特别是右墙、前墙和后墙温度的监控和调节，必要时应邀请专业单位对运行和燃烧方式进行调整，解决锅炉水冷壁的超温问题，否则危及锅炉的安全可靠运行。(3)机组检修时，应重视对水冷壁的割管检查工作，特别重视割取右墙、前墙和后墙超温位置的水冷壁，第一时间由割管工作人员详细记录割管位置，做好水冷壁的结垢和腐蚀检测工作。（4）科学改造省煤器，对火电厂锅炉运行记录分析，第一个节能器之前的温度为347.8℃，第一个节能器之后的温度为281.5℃，第二个节能器之前的温度为536.4℃，装置后面的温度为462.7℃。第一和第二省煤器的实际温度与设计温度之间存在一定差异。为了满足设计要求，必须适当增加省煤器的加热面积。根据计算，一级节能器需要增加395平方米，二级节能器需要增加208平方米。不过，由于锅炉系统烟道的空间限制，无法直接增加省煤器的加热面积。更改上下节能器的结构，即将原始的裸管节能器更改为具有较高传热性能的鳍片式节能器，增加节能器的加热面积，并控制排气温度即可实现控制。（5）严格控制水冷壁对口过程中折扣及错口现象，折扣、错口现象严格意义讲也是一种变形，毕竟是在施工过程中造成的一种管子不直现象。对于现场中存在的折扣、错口现象，分析其原因，一是施工人员为加快进度，不愿切割对口部位管间鳍片，强力进行对口造成的。针对这一原因，应加强对口时现场检查，对于出现的折扣现象，责令施工人员立即整改。二是水冷壁地面组合时，用于组合的平台搭设时没有校正水平度，管屏摆上后存在高低差，造成折扣。对于这一现象采取的措施是：重新校正平台水平；采取支、垫措施将管屏调平。
结束语
总体而言，锅炉尾部的加热表面是火电站热工系统的重要组成部分。对火力发电厂燃煤锅炉尾部受热面的腐蚀防护和维护工作的有效开展，对改善锅炉尾部受热面的性能，实现锅炉尾部受热面的功能具有重要作用。预防腐蚀和维持燃煤锅炉的热表面工作效率是一项全面的系统性任务。在实际工作中应从全局的角度出发，结合实际情况结合防腐蚀养护方法和措施的应用，实现锅炉尾部受热面的科学转化，改善火力发电厂的燃烧效率。
参考文献
[1]郑文伟.纳雍电厂锅炉水冷壁爆管分析及处理[J].贵州电力技术,2014,17(09):10-12.
[2]喻兰兰,周克毅,汤妍.锅炉水冷壁节流孔板结构对结垢的影响及其优化[J].动力工程学报,2012,32(11):830-835.
[3]刘玉海.超超临界机组直流锅炉水冷壁节流孔圈结垢堵塞超温防范对策[J].广东电力,2012,25(07):110-113.
[4]喻兰兰.锅炉水冷壁节流孔板结构对结垢的影响分析与结构优化[C].中国动力工程学会锅炉专业委员会.中国动力工程学会锅炉专业委员会2011年学术研讨会论文集.中国动力工程学会锅炉专业委员会:中国动力工程学会,2011:94-102.
[5]汤妍,周克毅,韦红旗,徐啸虎,黄军林.超超临界锅炉水冷壁节流孔板垢物沉积问题的数值研究[J].化工学报,2011,62(07):1873-1878.