1.設備概況
該電廠3號鍋爐為武漢股份有限公司生產的WGZ1165/17.5-2型亞臨界壓力、自然迴圈、汽包鍋爐。 燃燒器四角佈置、切向燃燒， 每台燃燒器配有22個噴口， 其中一次風噴口5層（最下層為微油點火燃燒器）， 17層二次風噴口， SOFA燃燒器每角分為兩組， 每組設置3層二次風噴口。 除佈置了周界風外， 每角還佈置了8層CFS噴口 。
鍋爐採用中速磨煤機正壓直吹式制粉系統， 配5套北京電力設備總廠生產的ZGM95G-Ⅱ型中速磨煤機,制粉系統設計為四台運行一台備用， 燃用設計煤種時， 實際燃料消耗141.09t/h。
2.投產以來水冷壁高溫腐蝕換管情況
該電廠3號爐於2015年06月移交生產，
從資料可看出， 3號爐水冷壁換管數量由2016年221根減少至2017年135根同比減少了86根， 減少了38.9%。 如果考慮本次換管壁厚為5.8mm， 上次換管壁厚為6.0mm以及本次有78根水冷壁管為未更換原始管的話， 則本次換管數量將大大減少， 說明分廠在前期煤質、燃燒調整及制粉系統精細化調整方面管控較好。
3. 高溫腐蝕原因分析
3.1原煤硫份較高
從圖1、圖2可知， 2015年06月～2016年06月煤中硫份平均值2.36%， 2016年10月～2017年10月煤中硫份平均值1.69%， 硫份呈下降趨勢， 說明分廠燃煤硫份管控有成效， 但燃煤硫份仍超過設計值0.98%，
圖1 2015.06～2016.06原煤硫份統計
圖2 2016.10～2017.10原煤硫份統計
眾所周知， 煤種含硫量較高是發生鍋爐水冷壁高溫腐蝕的重要因素,上鍋設計處高工張翔認為,水冷壁外壁高溫腐蝕主要判斷依據是：
a.燃料硫份Sar≥1%；
b.煤粉氣流沖刷水冷壁管；
c.水冷壁管壁溫度＞350℃；
d.水冷壁附近O2≤2%；
從我公司現場測量來看， 水冷壁壁面氣氛均處於強還原性氣氛中， CO含量均＞0.5%（儀錶滿量程）， 需要指出的是CO並不直接參與水冷壁高溫腐蝕， 而僅是還原性氣氛的指示劑。 300MW等級亞臨界鍋爐蒸汽飽和溫度可達到350℃， 水冷壁管壁外部溫度至少在400℃以上；從上述依據來看， 該電廠3號爐水冷壁完全具備發生高溫腐蝕的條件。
從多個現場實際來看， 在保證鍋爐正常燃燒狀況下， 維持水冷壁壁面附近一定氧氣，
3.2燃燒器CFS風門開度不合理
機組投產後， 燃燒器CFS風門開度和主二次風風門開度， 機組投產後一直維持同步開度在30～45%之間, 一次風速維持在30 m/s左右， 這種配風方式容易導致火焰偏斜， 因為四角燃燒器均設計有8個CFS噴口， 該噴口設計角度為沿水冷壁方向與主氣流正切22º， 設計意圖為風包粉保護水冷壁；但從實際來看， 當該風門開度較大時， 容易造成煤粉氣流貼壁， 這點從冷態空氣動力工況測量可以得到驗證。 也就是說鍋爐熱態運行時， CFS開度較大起不到應有設計意圖， 反而可能會導致煤粉氣流刷牆， 引起爐膛水冷壁結渣及高溫腐蝕。
鑒於3號爐高溫腐蝕嚴重情況， 科室會同運管科進行了分析， 改變輔助風和CFS風門均等開度為CFS風門不大於25%， 輔助風根據負荷為30～45%開度的調整思路， 以改善煤粉氣流貼壁現象；並專門下發了№：TSYC 2016002派遣單， 要求分廠重點進行制粉系統精細化調整， 同樣是為了起到改善一次風煤粉氣流和二次風良好混合、燃燒充分， 改善火焰偏斜現象。
該電廠3號爐燃燒調整後， 於2017年11月停爐檢查發現爐膛結焦情況得到了明顯減輕， 同時換管數量大大減少也定量驗證了前期調整思路的正確性。
3.3燃燒區域局部缺氧燃燒
受各粉管阻力不一和煤粉分配器分離特性影響，
從2016年06月冷態空氣動力場和2016年08月制粉熱態測量資料來看， 3號爐部分磨煤機出口一次風管冷態、熱態均存在風速不平現象， 且一般前牆風速高於後牆。當前牆兩角風速高於後牆，往往會導致火焰中心偏向右牆，從而引起水冷壁管高溫腐蝕，在2016年07月底08月初利用西安熱工院在2號爐做熱力試驗機會，借用該院設備進行了制粉熱態測量並進行四角粉管熱態調整，儘管有個別粉管縮孔卡澀，但從2017年11月停爐檢查結果來看，該調整對減緩水冷壁高溫腐蝕也取得了積極效果。
3.4燃燼風量設計較大
該電廠3號爐設計有6層燃燼風，燃燼風率遠遠超出鍋爐低氮燃燒實際需要。BMCR工況燃燼風率該電廠3號爐設計值40%，而同類型機組另一A電廠東鍋燃燼風率設計值28%，B電廠華西能源鍋爐燃燼風率設計值24%，可見該電廠鍋爐燃燼風率設計值明顯偏大，主燃燒區過量空氣係數僅為0.65，很容易導致主燃燒區缺風、燃燼風富氧燃燒，直接後果就是加劇了主燃燒區水冷壁還原性氣氛；眾所周知，該工況恰恰為水冷壁高溫腐蝕創造了良好的內部條件，很容易導致水冷壁區域發生大面積高溫腐蝕。針對燃燼風設計偏大狀況，解決的總體思路為在保證NOx達標排放情況下，儘量少開上三層SOFA風，適當提高輔助風剛性，維持良好的爐膛火焰切圓，減少火焰貼壁概率。
4.減輕高溫腐蝕的措施
4.1繼續執行“制粉系統精細化調整派遣單”要求內容，做到勤、細調整，並繼續加強原煤硫份管控。
4.2 保持合理的輔助風和CFS風配比，CFS風門開度建議不超過30%。
4.3維持一次風速在30m/s以下，適當開大周界風，減輕水冷壁面還原性氣氛。
4.4定期校驗DCS一次風速值，偏差較大時進行制粉熱態調整，儘量保證四角風粉平衡。
4.5機組正常運行中二次風箱/爐膛壓差不允許低於0.2KPa，以保證燃燒器良好的空氣動力工況。
4.6鍋爐運行中高負荷氧量維持應不低於3.0%，適當提高主燃燒區氧量，控制燃燼風率小於設計值。
4.7提高水冷壁管噴塗品質，同時修補發生腐蝕的耐磨塗層。
4.8鑒於現場經常出現一次風縮孔卡澀現象，建議每次大修均對縮孔進行治理，確保靈活好用。
5.結論
SOFA、輔助風和CFS風門開度不合理、燃燒配風不佳以及煤質硫份較高是導致水冷壁高溫腐蝕的主要原因，水冷壁噴塗品質差也是導致高溫腐蝕的一個重要原因。
且一般前牆風速高於後牆。當前牆兩角風速高於後牆，往往會導致火焰中心偏向右牆，從而引起水冷壁管高溫腐蝕，在2016年07月底08月初利用西安熱工院在2號爐做熱力試驗機會，借用該院設備進行了制粉熱態測量並進行四角粉管熱態調整，儘管有個別粉管縮孔卡澀，但從2017年11月停爐檢查結果來看，該調整對減緩水冷壁高溫腐蝕也取得了積極效果。3.4燃燼風量設計較大
該電廠3號爐設計有6層燃燼風，燃燼風率遠遠超出鍋爐低氮燃燒實際需要。BMCR工況燃燼風率該電廠3號爐設計值40%，而同類型機組另一A電廠東鍋燃燼風率設計值28%，B電廠華西能源鍋爐燃燼風率設計值24%，可見該電廠鍋爐燃燼風率設計值明顯偏大，主燃燒區過量空氣係數僅為0.65，很容易導致主燃燒區缺風、燃燼風富氧燃燒，直接後果就是加劇了主燃燒區水冷壁還原性氣氛；眾所周知，該工況恰恰為水冷壁高溫腐蝕創造了良好的內部條件，很容易導致水冷壁區域發生大面積高溫腐蝕。針對燃燼風設計偏大狀況，解決的總體思路為在保證NOx達標排放情況下，儘量少開上三層SOFA風，適當提高輔助風剛性，維持良好的爐膛火焰切圓，減少火焰貼壁概率。
4.減輕高溫腐蝕的措施
4.1繼續執行“制粉系統精細化調整派遣單”要求內容，做到勤、細調整，並繼續加強原煤硫份管控。
4.2 保持合理的輔助風和CFS風配比，CFS風門開度建議不超過30%。
4.3維持一次風速在30m/s以下，適當開大周界風，減輕水冷壁面還原性氣氛。
4.4定期校驗DCS一次風速值，偏差較大時進行制粉熱態調整，儘量保證四角風粉平衡。
4.5機組正常運行中二次風箱/爐膛壓差不允許低於0.2KPa，以保證燃燒器良好的空氣動力工況。
4.6鍋爐運行中高負荷氧量維持應不低於3.0%，適當提高主燃燒區氧量，控制燃燼風率小於設計值。
4.7提高水冷壁管噴塗品質，同時修補發生腐蝕的耐磨塗層。
4.8鑒於現場經常出現一次風縮孔卡澀現象，建議每次大修均對縮孔進行治理，確保靈活好用。
5.結論
SOFA、輔助風和CFS風門開度不合理、燃燒配風不佳以及煤質硫份較高是導致水冷壁高溫腐蝕的主要原因，水冷壁噴塗品質差也是導致高溫腐蝕的一個重要原因。