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1、引言
    某發電廠的1臺WG2-410/100-7型單汽包自然循環高壓鍋爐于1994年5月投產，其水冷壁管材質為#20鋼，規格為∮60x5 mm。2004年1月，位于鍋爐前墻7m層的水冷壁管向火側爆破，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，管外壁結渣較多。
    金相分析結果：爆口無明顯塑性變形；顯微觀察爆口內壁微貧碳區，有明顯的脫碳現象，裂紋為延晶應力腐蝕裂紋，爆口屬脆性損壞；外壁金屬無明顯脫碳現象。
    經測定，該水冷壁管向火側的垢量高達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，當時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重。
2、機組水汽品質
    該鍋爐補給水為二級除鹽水，給水采用加氨及聯氨處理，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月機組運行各項汽水品質合格，其中給水含銅量在2 5～3.6ug/L范圍內，給水含鐵量在7.9~21.3ug/L范圍內，熱力系統的金屬材料在運行期間的腐蝕得到較好控制。但該機組于2003年12月23日至2004年1月2日運行期間，凝汽器銅管持續著泄漏，凝結水過氫電導率、硬度及給水的硬度均超標，具體數據見表1。
    由表1可以看出，期間凝結水的硬度已超過一級處理值，按規定應在72 h內恢復正常，凝結水的過氫電導率也超過三級處理值，按規定應在4h內恢復正常，否則應停爐處理。實際因各種原因，未能在該期間使水質恢復正常，也未停機處理，水汽系統的金屬材料因此一直處在快速的腐蝕、結垢與積鹽，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    自1999年開始，該機組停運時，采用在滑停期間加十八烷基胺并熱爐放水保養，鍋爐上水采用加氨調整。2001年11月給水加聯氨技改項目實施后，鍋爐上水改為加氨及聯氨調整，pH控制在9.3以上，聯氨控制在30mg/L左右，鍋爐停運保護已見成效：鍋爐啟動時爐水含鐵量從1000~3000ug/L，降至110～200ug/L。但因汽機側高壓加熱器、除氧器給水箱的給水未全部放于，當停用時間長時，空氣中的C02及02會加劇這些部位的腐蝕，機組啟動時給水的含量還無法控制在100ug/L以內。自2001年下半年開始，停機時對凝汽器汽側銅管進行灌除鹽水查漏，在溶02及游離C02的作用下，銅管汽側的腐蝕大大提高。另外，機組啟動階段蒸汽中的氨含量達10 mg/L左右，一部分氨通過向空排氣閥排走，另一部分氨則進入凝汽器，在空抽區富集，對凝汽器銅管產生氨腐蝕。可見，機組停運期間汽機側的腐蝕尤其是銅合金的腐蝕較嚴重，使機組的啟動水質較差，具體數據見表2。
    由表2可以看出，剛啟動時凝結水及給水的含鐵量分別超過80ug／L和100ug／L，凝結水及給水的含銅量超過30ug／L，在點火啟動8h內，凝結水含鐵量仍超過30ug/L，給水含銅量仍超過5ug／L，均未能達到機組啟動的控制標準。當這些銅鐵腐蝕產物隨給水進入鍋爐時，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垢。
3、腐蝕爆管原因分析
    2003年該鍋爐持續運行時間較往年長，鍋爐蒸發量也較往年高，有時也超過410 t/h，鍋爐的熱負荷因此較高。資料表明，鍋爐在高熱負荷下運行，爐管的的電化學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  爐管發生銅與鐵的電化學腐蝕
    水冷壁熱負荷高，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，在鄰近區域上發生著鐵失去電子的腐蝕( Fe =Fe2+2e)，反應所產生的腐蝕產物覆蓋在金屬表面，形成垢。熱負荷越高，爐管上的銅垢及氧化鐵垢的沉積速度就越快。
3.2爐管發生沉積物下爐水濃縮腐蝕及爐水過熱水蒸汽腐蝕
    當水冷壁熱負荷高且結垢量較大時，沉積物下的爐水高度蒸發濃縮形成濃爐水。
    2003年12月份凝汽器泄漏，漏進的氯化物會在爐管沉積物下發生濃縮水解產生濃酸，破壞水冷壁管的FC304保護膜，其反應式為：
    綜上分析，該鍋爐自2003年以來，由于熱負荷高及機組啟動時給水銅鐵含量高，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，進而產生沉積物下脆性腐蝕。由于爐管腐蝕減薄及裂紋的產生而導致爆管。
4、預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荷運行
    (1)控制鍋爐在額定蒸發量下運行，防止鍋爐超額定出力運行；
    (2)鍋爐大修時．做好冷態空氣動力場試驗，盡量保證火焰中心不偏離；
    (3)鍋爐運行時，應控制好氧量及調整好爐溫，盡可能保證火焰切圓燃燒，避免煤粉刷墻及鍋爐結渣；
    (4)鍋爐結渣時，應及時清除。
4.2努力減少給水鋼鐵含量
    (1)嚴格按照《火力發電廠水汽化學監督導則》(DL/T 561-1995)開展運行汽水監督，確保汽水品質合格，減少運行期間熱力設備的腐蝕；
    (2)加強機組停運保護，使用專用加藥設備往除氧給水管道上加入十八烷基胺藥液對機組保養，并盡可能放水干燥保養，以減少停運腐蝕；
    (3)盡量縮短凝汽器汽側灌除鹽水查漏的時間，并在查漏結束后及時將除鹽水排空，以減少凝汽器銅管的腐蝕；
    (4)機組啟動時，應加大鍋爐向空排氣，保證蒸汽氨含量不大于2 mg/kg時才可并汽；
    (5)機組啟動時，凝結水鐵≤80ug／L，銅≤30ug/L，硬度≤10.0umol/L，二氧化硅≤80ug／L才能回收；
    (6)機組啟動時，高、低壓加熱器的疏水含鐵量不大于400ug/L時才可回收。
4.3嚴防凝汽器泄漏
    (1)對凝汽器銅管實施陰極保護，減少銅管腐蝕；
    (2)加強凝汽器泄漏監督，發現凝結水過氫電導率≥0.3ug/cm時應全面分析系統汽水品質，經判斷為凝汽器泄漏時應及時降負荷查找并堵漏，嚴防凝結水、給水水質劣化；
    (3)凝汽器泄漏時應加大化學加藥量，加大排污，盡量保證爐水、蒸汽品質合格。
4.4加強大修檢查與分析
    (1)按照《防止火電廠鍋爐四管爆漏技術導則》重點檢查鍋爐水冷壁管，發現管子出現質量問題應給予更換；
    (2)爐管結垢量達到酸洗控制標準時應安排酸洗，確保水冷壁管干凈無垢；
    (3)水冷壁割管應具有代表性，建議割取鍋爐四面墻有焊口的水冷壁管檢查。
5、結束語
    當鍋爐水冷壁熱負荷高及給水銅、鐵含量高時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，進而發生垢下脆性腐蝕直至爆管。因此要求鍋爐、汽機、化學崗位人員通力合作，共同做好鍋爐燃燒工況的調整和熱力設備的防腐、防垢工作，盡可能地避免鍋爐水冷壁腐蝕爆管。
    富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要以生物質顆粒燃料為主要燃燒物。