一、電廠鍋爐存在的腐蝕磨損問題

　　我國火力發(fā)電廠很多，它對國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了很大的推動作用。但是，在火力發(fā)電廠中，高溫高壓鍋爐的水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管（簡稱鍋爐四管）的腐蝕磨損問題是長期困擾電廠的經(jīng)濟和技術(shù)問題。高溫腐蝕和沖蝕磨損使管壁減薄，嚴重者會造成“四管”的泄露，大大增加了電廠的臨時性檢修和大修的工作量，給電廠造成很大的經(jīng)濟損失。鍋爐“四管”的防護就成為電力行業(yè)急待解決的難題。近年來，由于高溫、高壓、腐蝕、磨損和疲勞等原因引起電廠鍋爐“四管”早期爆管呈逐年上升的趨勢。我國是一個以火力發(fā)電為主的國家，據(jù)調(diào)研，大港電廠3號機組意大利進口的鍋爐，1991年9月投產(chǎn)，1995年大修期間發(fā)現(xiàn)水冷管壁減薄現(xiàn)象，一次就換管2000米；1996年小修期間，又發(fā)現(xiàn)大面積減薄，進行了大面積換管。西柏坡電廠鍋爐水冷壁材料為20號鋼，水冷壁溫度400度以上，鍋爐運行一年后，水冷壁鋼管平均減薄1.0～1.6mm，鍋爐每九個月小修一次，三年大修一次，因此每次小修都要更換水冷管壁。據(jù)統(tǒng)計，1982年至1985年四間，我國50MW以上火力發(fā)電廠共發(fā)生鍋爐事故949起，其中“四管”泄露事故占305起，占事故總數(shù)的32%。僅西北電網(wǎng)1988年就發(fā)生“四管”泄露事故150起，占全年鍋爐事故239起的62.7%。由于鍋爐管道的高溫腐蝕、沖蝕引起的損失是多方面的，除了更換新管和維修鍋爐造成的經(jīng)濟損失外，鍋爐停運造成的損失也是巨大的。有關(guān)文獻報道，我國100MW以上機組鍋爐“四管”爆管事故造成的停機搶修時間約占整個機組非計劃停用時間的40%左右，占鍋爐設(shè)備本身非計劃停用時間的70%以上。另外，鍋爐的突發(fā)性爆管事故對電廠大安全、穩(wěn)發(fā)電的危害是十分嚴重的。根據(jù)1992年我國火力發(fā)電設(shè)備事故的統(tǒng)計表明，當年鍋爐事故占全部發(fā)電事故的56%，而鍋爐“四管”爆破問題卻占到了全部鍋爐事故的64%，其中水冷壁占了27.8%。產(chǎn)生事故的原因除了管材的焊接質(zhì)量外，主要是由于鍋爐腐蝕、磨損等引起，鍋爐管道的腐蝕問題是久未解決的技術(shù)問題。高溫腐蝕和沖蝕使管壁減薄，嚴重者會造成“四管”的泄露，大大增加了電廠的臨時性檢修和大修的工作量，給電廠造成很大的經(jīng)濟損失。緊急鍋爐停爐搶修不僅打亂了電廠的正常發(fā)電秩序，減少了發(fā)電量，而且增加了工人的勞動強度和額外的檢修費用，同時也干擾了整個地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常調(diào)度，影響當?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所造成的社會效益損失更為巨大。
　　
　　通常爆管后更換管子費用特別昂貴，常常需要花上數(shù)十萬元，大大地提高了鍋爐運行的成本，而且電站暫停運行，會造成其它多方面的損失。采用這種切割、換管、然后焊接的方法，非常費時、費工、費料。鍋爐運行時，不僅處于高溫高壓條件下，同時還接觸腐蝕性的燃料和氣體，因此極易發(fā)生腐蝕，特別時高溫腐蝕對鍋爐的正常運行和使用壽命影響很大。水冷壁的高溫腐蝕就是其中之一。我國動力用煤的質(zhì)量偏差，其含灰量與含硫都較高，而且一般電站鍋爐燃用煤種又多變，所以經(jīng)常發(fā)生爐內(nèi)水冷壁沾污或結(jié)渣現(xiàn)象，而沾污或結(jié)渣的水冷壁又易形成高溫腐蝕。水冷壁的高溫腐蝕時一個極其復雜的物理化學過程，它首先于五、六十年代發(fā)生在液態(tài)排渣鍋爐上。我國最早發(fā)現(xiàn)火電廠鍋爐水冷壁高溫腐蝕是在六十年代初期，發(fā)生在寶雞電廠的捷克生產(chǎn)的四臺液態(tài)排渣煤粉爐上。但是，近年來隨著鍋爐參數(shù)的不斷增大和燃用煤質(zhì)的惡化，在一些固態(tài)排渣鍋爐的水冷壁上亦出現(xiàn)了較重的高溫腐蝕現(xiàn)象。研究表明，只要水冷壁管上有結(jié)積物，周圍氣氛和管壁溫度達到一定條件，任何型式、參數(shù)和容量的鍋爐都會發(fā)生這種腐蝕。如馬頭電廠的前蘇聯(lián)制造的ΕП670/140型自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐、上海石洞口和江蘇諫壁電廠的大部分鍋爐等均相繼發(fā)生了水冷壁高溫腐蝕的現(xiàn)象。鍋爐水冷壁的高溫腐蝕是指鍋爐爐膛燃燒區(qū)向火側(cè)管壁金屬腐蝕損壞的現(xiàn)象。研究和經(jīng)驗表明，水冷壁的高溫腐蝕多發(fā)生在燃用劣質(zhì)的含硫高的無煙煤和貧煤鍋爐中，所發(fā)生的區(qū)域通常在燃燒器中心線位置標高上下，結(jié)渣和不結(jié)渣的受熱面均可能發(fā)生，腐蝕速度一般為1.1～1.5mm/年，有的高達2mm/年。通常管子向火側(cè)的正面點腐蝕得最快，若發(fā)生爆管都發(fā)生在管子的正面，且管子向火側(cè)減薄得最多，管子側(cè)面減薄最少，而管子背火側(cè)幾乎不減薄。另外，水冷壁管的高溫腐蝕是比氧化更為嚴重的一種腐蝕形式，據(jù)測定，水冷壁管的氧化速度和高溫腐蝕速度之比約為1:75。存在高溫腐蝕的鍋爐，運行若干年后會導致爐管爆破，設(shè)備運行可靠性下降，檢修時間增多和換管費用增加等問題，這樣對機組的經(jīng)濟和安全運行構(gòu)成了嚴重威脅。如黃石電廠日本制造的300MW機組鍋爐和德洲電廠國產(chǎn)300MW機組鍋爐燃燒器區(qū)域水冷壁，在運行三年后均發(fā)現(xiàn)高溫腐蝕從而大面積換管。據(jù)統(tǒng)計，1991年水冷壁爆漏所損失的電量占總電量的13.35%，而水冷壁的高溫腐蝕是引起許多爆漏的主要原因。因此，防止水冷壁高溫腐蝕是一項刻不容緩的任務(wù)。