电力能源技术在现代社会的电力生产过程中发挥着重要作用，改善了人们的日常生活条件。电站锅炉安全稳定运行是火力发电厂的一大课题，其中水冷壁高温腐蚀是影响锅炉安全稳定的一大难题，水冷壁一般有炉膛底部的螺旋水冷壁和分布炉膛四周的垂直水冷壁，作用是充分利用炉膛辐射热和冷却锅炉四壁。水冷壁水侧是由锅炉省煤器出口给水引出，在负荷波动，煤质频繁变化等原因下，水冷壁将会发生各种高温腐蚀。

1水冷壁高温腐蚀的危害

1.1容易发生突发性爆管事故

在锅炉燃煤过程中，煤在高温下燃烧时产生的大量有害灰烬会与水冷锅炉壁管大量碰撞，切割和损坏锅炉管表面，降低锅炉壁管表面的结构厚度性能和焊接强度。煤体一旦长时间处于高温下，水冷壁管会有很高的突然爆管和开裂风险，严重影响了锅炉的稳定运行和持续燃烧。此外，如果电厂发生水冷壁管道爆裂事故，锅炉设施将不得不暂时降低负荷运行或进行设备紧急维修，这将直接增加火力发电厂工人的时间成本，必将对整个火力发电厂设备的整体电力生产进度产生很大的不利影响。

1.2使管壁变薄

相关专家研究报告的分析表明，由于高温介质的腐蚀和锅炉的机械磨损，锅炉水冷壁管的厚度可以减小到10mm左右。即使在介质腐蚀特别严重的锅炉换热中心，锅炉水冷壁管的厚度也可以减少到一定量，甚至可以减少到6mm左右或更小，这将极大地影响整个电站锅炉系统设备的快速、有效、安全、健康和稳定运行。为了火力发电厂锅炉设备的安全和稳定运行埋下严重的安全隐患。

2水冷壁高温腐蚀的类型与机理

2.1氯化物型高温腐蚀

在煤地快速燃烧和冷却分解过程中，产生爆发性热量加热水冷壁，水中残留的部分金属氯化钠也会快速氧化和蒸发，并发生分解反应，生成酸性HCl。这些酸性物质会进一步腐蚀和破坏水冷壁管受热基面下形成的一层金属氧化膜，形成容易氧化和挥发的金属氯化亚铁，一旦金属氯化亚铁完全挥发，水冷壁管表面下的金属基材层也会暴露和挥发，这为避免HCl腐蚀气体的管壁表面提供了极大的便利。同时，破坏氧化膜过程中的氧化膜已被气体腐蚀破坏，这降低了被腐蚀管壁金属基体的耐蚀性。

2.2硫化物型高温腐蚀

燃烧的氧化分解过程中，煤粉混合物中氧化形成出来的金属氧化物FeS2将会被黏附起来固定着于水冷壁，在使其再受热并氧化还原后即又会再次逐渐地被分解而氧化形成中间产物FeS与过渡元素S，其中氧化剩余来的过渡氧化物S又将会被进一步分解与其他过渡金属化合物在发生氧化还原等反应分解后将再度氧化结合并生成过渡氧化物FeS，而在燃烧和这个氧化腐蚀分解过程中产生来的过渡氧化物FeS又将会通过还原再度氧化还原和氧化再还原等作用最终反应生成元素Fe2SO4，冷管壁的腐蚀和破坏。特别是在各种极端恶劣的条件下，腐蚀温度通常不能超过或低于350℃，腐蚀的反应生成速率也非常快。因此，锅炉的腐蚀也成为许多中高压锅炉应用中经常出现的问题，而中低压锅炉由于其水冷壁温度仅为255℃左右，不会直接损坏。

3水冷壁高温腐蚀的原因

3.1高温

高温火焰介质下的持续高温侵蚀过程大大加剧了水冷壁管层的持续高温氧化和腐蚀。一方面，高温火焰燃烧也大大加速了金属硫酸盐在水中的氧化分解氧化还原过程，提高了其腐蚀和恢复氧化的速度；然而，另一方面，剩余燃料未充分完全燃尽的高温煤粉正在不断侵蚀水冷壁，加速侵蚀和破坏水冷壁管道保护膜层的穿透速度，并提高腐蚀速率。此外，如果水冷壁管工程中使用的水冷壁管的局部温度过高，特别是当温度达到350℃以上的高温或具有强高温的强腐蚀性介质温度时，一些液态金属化合物含有高度腐蚀性的液体成分，它们将黏附或浸入水冷壁中，这可能是由高温腐蚀引起的。

3.2燃煤品质不佳

燃煤空气中往往含有挥发性物质，如金属氧化物、硫和许多碱金属化合物以及多种金属，这将大大增加锅炉水冷壁中腐蚀介质离子的残留浓度，进而显著增加高温下水冷壁腐蚀损坏的事故风险。例如，当高温硫含量较高时，锅炉燃煤烟气将直接产生含有更多元素的有机硫化物，这将快速侵蚀和破坏高温管壁形成的高温氧化层的保护膜，降低高温金属管壁层的保护厚度范围和抗氧化强度。此外，燃煤烟气的粒径越大，就越难完全减少燃烧。它不仅容易分解和产生氧化还原气氛，而且显著增加了氧化管壁面的高温磨损和破坏程度，使表面氧化膜过早腐蚀和破坏，加剧了烟气的高温磨损和腐蚀。

4水冷壁高温腐蚀的防护对策

4.1应用热喷涂

热喷涂等方法有效地保护了高温水冷管壁，在解决有效防止高温水冷壁氧化和腐蚀问题方面效果显著。其中，等离子喷涂技术和等离子弧火焰喷涂方法采用了类似的原理，即可以使用热喷涂工艺同时连续喷涂在水冷管壁的涂层基材上，从而形成只有很低值、低孔隙率的高温保护管涂层，黏结底漆的强度系数高，表面金属氧化物少，事实上，等离子火焰喷涂技术并不完全缺乏上述这些材料性能优势。例如，等离子喷涂技术的孔隙率分别约为3%和8%，火焰喷涂的孔隙度通常仅为10%-20%，等离子弧火焰喷涂的孔隙率仅为5%-15%。

4.2改善还原性气氛

改善燃煤锅炉还原性气氛环境问题的一项基本对策措施主要还包括：（1） 通过设计在锅炉烟囱的四个内壁或水冷壁面上逐步增加锅炉烟气温度采样设备和烟气监测点，定期安装由两级或三级锅炉上下壁组成的具有自动调节烟气温度功能的锅炉壁风，确保其配备的壁面空气的条件应完全稳定，并满足烟气工艺要求；（2） 同时，应根据锅炉负荷的实际动态变化，对锅炉的腰部空调进行动态及时监测，并适当灵活地进行一些动态调整。例如，当锅炉负荷较高时，应经常调整双通道锅炉的腰气宽度；（3） 及时改进双通道燃烧器。如果可以适当增加双通道燃烧器的后膛火和后膛火的腰风宽度，以确保还原气氛的逐渐改善。

4.3强化给水控制

根据工程现场和系统实际运行情况，水冷壁空腔和内部介质的水流速度应适度缓慢地降低和增加，尽量避免水冷壁温度逐渐降低。同时，为了进一步提高换热供水质量，避免直接降低冷却水供水效果，即由于水冷壁管系统中的水冷却腐蚀形成的沉淀和结垢而影响整体换热，并提高和降低水冷壁管温度。

5结语

综上所述，火电厂锅炉高温氧燃烧的腐蚀保护过程实际上仍是在一个极其较为严格复杂及缓慢推进的动态过程，锅炉水冷壁材料上却很容易人为地同时发生出了高温氧化与腐蚀保护等技术性问题，该关键技术问题如一旦还得不到最根本有效解决则无疑就会将再次地对未来我国燃煤火电厂整体技术安全稳定及稳定生产及运行系统造成着极其复杂较大动态范围上的影响。从本研究中可以看出，在处理上述类型锅炉水冷壁高温腐蚀可能引起的事故时，在保护设计方面，应充分重视锅炉表面高温腐蚀的类型和原理，和其他危险原因引起的高温表面腐蚀事故。经过一定的针对性、合理性和综合性分析，我们制定了全面的防护和处理防护策略，因此，也可以及时采取有效合理的措施，减少或合理有效地防止上述锅炉水冷壁受热面发生高温腐蚀的问题和防止后续爆管后一系列问题的发生。

参考文献：
　　[1]张辉，倪进飞，卢忠铭，等.低氧燃烧工况下锅炉水冷壁管高温腐蚀行为分析[J].中国特种设备安全，2019（4）：40-42.
　　[2]关凤志，薛晓金.锅炉水冷壁垢下碱性腐蚀及实例分析[J].冶金动力，2019（7）：59-60.
　　[3]杨太勇，张清福，刘瑞东，等.风量配比对W形火焰锅炉水冷壁高温腐蚀的影响研究[J].发电设备，2018，32（3）：194-197.