#1鍋爐為WGZ480/13.7--4型。系武漢鍋爐廠生產(chǎn)的超高壓一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐,倒U形布置,冷一次風(fēng)正壓中速磨直吹系統(tǒng),，四角切向燃燒采用水平濃淡燃燒技術(shù),，平衡通風(fēng),煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫調(diào)節(jié)主汽溫,，機組于于2006年9月22日成功完成168小時試運,。最近一次檢修日期為2015年10月22日C修后投運，于2015年11月1日,，#1爐右墻水冷壁管泄露事故搶修后投運,。過熱器由布置在爐膛上部的全輻射式前屏過熱器和半輻射式的后屏過熱器,，折焰角上部的高溫過熱器、尾部豎井旁通煙道內(nèi)的低溫過熱器以及頂棚過熱器,、包墻過熱器,、分隔墻過熱器組成。包墻過熱器采用材質(zhì)20G,、規(guī)格￠51×6mm,。

2016年3月22日#1機組負荷135MW，煤量72.7t/h,，主汽壓力13.31MPa,，主蒸汽流量477t/h，給水流量482t/h,，A、B,、C三臺磨煤機運行,。2時12分進行爐膛吹灰工作，1爐爐膛負壓瞬間波動至979Pa,，2時17分59秒鍋爐MFT動作滅火,，燃料喪失。3時13分34秒汽機打閘,，發(fā)電機逆功率動作解列,，申請中調(diào)停機檢修。

停爐現(xiàn)場檢查確認,，標高19.4m,，#1爐左側(cè)水冷壁D層噴燃器，從爐前向爐后數(shù)第20根管爆破,。

1 現(xiàn)場檢查情況

測厚檢查發(fā)現(xiàn)：前墻水冷壁管噴燃器C層上方水平位置及D層上方看火孔位置,，由北向南數(shù)壁厚檢查管排數(shù)共87根，壁厚減薄超標管排21根,；后墻水冷壁管噴燃器B層及D層水平位置,，由北向南數(shù)壁厚由北向南數(shù)壁厚檢查管排數(shù)共97根，壁厚減薄超標管排2根,；左墻水冷壁管標高19.4m,，D層水平位置，由前向后數(shù)壁厚檢查管排數(shù)47根,，壁厚減薄超標管排5根,；右墻水冷壁管標高19.4m，D層水平位置,，由后向前數(shù)壁厚檢查管排數(shù)47根,，壁厚減薄超標管排10根,；B到D層燃燒器兩側(cè)水冷壁管存在管壁減薄現(xiàn)象。

標高19.4m,，#1爐左側(cè)水冷壁D層噴燃器,，從爐前向爐后數(shù)第20根管爆破。水冷壁管爆破現(xiàn)場及管子外壁形貌見圖1,。

圖1  水冷壁管爆破現(xiàn)場及管子外壁形貌

2 爆口宏觀檢查

對送樣的爆破管段第20根管及其相鄰管段第19根管進行宏觀檢查,，管段向火側(cè)整體形貌見圖2。兩根送樣管存在不同程度的減薄,，減薄在一側(cè)鰭片側(cè)減薄嚴重,，具有一定方向性。爆口從里向外張開,，見圖3,，爆口長138mm，寬25mm,，邊緣呈“刃狀”,，邊緣明顯減薄，最薄處為0.9mm,。爆破管段及相鄰管段向火側(cè)存在不均勻減薄,，局部有明顯的沖刷痕跡，通過測厚發(fā)現(xiàn)最薄處管壁厚度1.24mm,；管段向火側(cè)表面有較厚灰黑色沉積物,，沉積物外表面呈黃色；沉積物敲擊去除后,，管壁呈黑色,，表面凹凸不平，沉積物內(nèi)壁及管子表面有“橫向紋”,，爆破管管壁局部表面有“橫向紋,、龜裂紋”，見圖4,。

圖2  水冷壁送樣管向火側(cè)整體形貌

圖3  爆口宏觀形貌

圖4  爆破管向火側(cè)局部形貌

從#1爐水冷壁管現(xiàn)場爐內(nèi)檢查結(jié)果及送樣管的宏觀,、壁厚檢查結(jié)果看，B,、C,、D層噴燃器周圍前墻、后墻,、左墻,、右墻的水冷壁管均存在減薄，管子外壁沉積物厚而堅硬，管壁外觀凹凸不平,，壁厚減薄不均勻,，偏噴燃器側(cè)減薄嚴重，可能是未燃盡的煤粉沖刷磨損所致,，局部有疑似橫向裂紋及龜裂,，表明水冷壁管存在高溫腐蝕傾向和火煙刷墻現(xiàn)象。

3 金相分析

對爆破管段第20根管及其相鄰管段第19根管取樣進行金相微觀組織分析,，爆破管段第20根管的破口處（向火側(cè)）,、向火側(cè)距破口332mm、背火側(cè)距破口332mm,、第19根管向火側(cè)及背火側(cè)的金相組織均為鐵素體+珠光體,，金相組織正常，未發(fā)現(xiàn)組織老化,，水冷壁管未發(fā)現(xiàn)超溫過熱現(xiàn)象,，金相組織見圖5～圖9。在爆破管管壁表面橫向紋及龜裂紋處取樣進行金相微觀組織分析,，見圖10,，金相組織為鐵素體＋珠光體，金相組織正常,，未發(fā)現(xiàn)組織老化，外壁不光滑,，有凹坑,，開口部位圓鈍，未發(fā)現(xiàn)裂紋尖端,，金相組織見圖11,。

圖5 第20根管破口處組織形貌

6-a向火側(cè)組織形貌 

6-b背火側(cè)組織形貌

圖6 第20根管距破口332mm組織形貌

7-a向火側(cè)組織形貌

7-b 背火側(cè)組織形貌

圖7 第19根管組織形貌

圖8  爆破管向火側(cè)疑似裂紋處取樣

9-a  a試樣組織形貌

9-b  b試樣組織形貌

圖9  爆破管向火側(cè)疑似裂紋處組織形貌

通過對爆破管段及減薄管段的金相組織分析，金相組織正常,，管子外壁未發(fā)現(xiàn)微觀裂紋,。

4 沉積物分析

為查明#1爐水冷壁管爆破原因，對爆破管段第20根管向火側(cè)表面沉積物取樣,，進行XRF成份分析和XRD物相分析,，XRF成份分析分析結(jié)果見表1，XRD分析譜圖見圖10,。

表1  沉積物XRF成份分析（%）

 
圖10  XRD物相分析譜圖

水冷壁管沉積物XRF分析結(jié)果,沉積物中主要含S,、Fe、Pb,、O,、Zn等元素，成份含量相對較高,。XRD物相分析結(jié)果,，沉積物主要由FeS,、PbS、ZnS,、Fe2O3,、Fe3O4、FeS2組成,，F(xiàn)eS居多,。XRD物相分析結(jié)果驗證了XRF分析結(jié)果。

水冷壁管沉積物XRF與XRD的分析結(jié)果表明水冷壁管腐蝕減薄具有硫化物型高溫腐蝕的特征,。

5 燃煤特性分析

調(diào)查了2016年2月24日至3月23日英化熱電入爐煤化驗結(jié)果,，爆管前1個月煤質(zhì)平均結(jié)果為：熱值Qnet.ar=18.115MJ/kg，揮發(fā)份Vdaf=31.613%,，灰份Aar=35.115%,，全水Mar=6.74%，硫份Sar=1.7879%,。按照相關(guān)資料Sar,，zs=（Sar/Qnet.ar）×4182，近期鍋爐入爐煤折算硫份0.41275%,，大于0.2%,，為高硫份燃料。

從鍋爐近期的煤質(zhì)分析來看,，存在高溫腐蝕傾向,。

6 硫化物型高溫腐蝕機理

燃燒器區(qū)域附近，熱負荷較高部位,，煤粉在缺氧條件下燃燒,，當(dāng)水冷壁管壁附近呈還原性氣氛和有硫化氫存在時會產(chǎn)生硫化物型腐蝕，其反應(yīng)機理如下：

⑴  煤粉中的黃鐵礦粉末（FeS2）隨高溫?zé)煔鉀_刷到管壁上,，受灼熱分解,，產(chǎn)生自由態(tài)的硫原子。

FeS2→FeS+S

當(dāng)管壁附近存在一定濃度的H2S和SO2,，也會生成自由的硫原子,。

2H2S+ SO2→2H2O+3S

⑵  在還原性氣氛中，由于缺氧,，原子硫可單獨存在,。當(dāng)管壁溫度達到350℃以上時會發(fā)生硫化反應(yīng)，生成FeS,。

Fe+S→FeS

⑶  H2S還會與FeO發(fā)生反應(yīng)：

FeO+H2S→FeS+H2O

⑷  生成的FeS進一步氧化就生成了Fe3O4,，將水冷壁腐蝕，在管子外壁形成腐蝕層。

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

腐蝕產(chǎn)物剝落后,，不斷有S,、O向內(nèi)擴散，不斷與鐵發(fā)生反應(yīng),，形成鐵的硫化物和氧化物,，表面沉積物局部剝落形成腐蝕坑。

結(jié)論

（1）本次#1爐水冷壁爆管主要是由于高溫腐蝕,，管壁減薄,，強度不足所致；

（2）#1爐水冷壁管減薄是由于高溫腐蝕所致,，火焰刷墻,，未燃盡的煤粉磨損共同作用，加速了管壁減薄速度,。

1.對鍋爐受熱面防爆防磨重視程度不足,，檢修技術(shù)管理不到位，在2015年11月1日#1爐水冷壁高溫腐蝕爆管搶修中,，未能舉一反三采取有效措施對水冷壁管進行全面檢查,。

2.針對水冷壁高溫腐蝕狀況，煤質(zhì)調(diào)整問題一直未引起高度重視,。

3.對燃燒器降氮改造后的高溫腐蝕狀況認識不足,，未能扎實有效落實防范措施。

1.組織專業(yè)人員認真分析高溫腐蝕的原因,，借鑒兄弟單位燃燒器改造成功經(jīng)驗,，分析論證低氮燃燒器優(yōu)化改造方案，根本性解決水冷壁高溫腐蝕,。

2.扎實做好配煤摻燒工作，提高入爐煤低位發(fā)熱量,、揮發(fā)分,、灰份、含硫量等,，嚴格控制含量,。合理進行摻配，減少使用高硫煤,。

3.加強運行優(yōu)化調(diào)整,，進行一次風(fēng)管的均勻性調(diào)整，使各燃燒器熱負荷均勻,；對磨煤機出口煤粉細度進行調(diào)整,，使煤粉細度和均勻性控制在合理范圍；聯(lián)系電科院，針對不同煤質(zhì),、不同負荷工況對鍋爐水冷壁貼壁氛圍進行測試,，并根據(jù)測試結(jié)果指導(dǎo)鍋爐燃燒調(diào)整，緩減鍋爐高溫腐蝕,，降低管壁減薄速率,，避免火煙刷墻。

4.必要時防腐噴涂處理,，在水冷壁管實測剩余壁厚滿足強度計算所確定的最小需要壁厚,、噴涂工藝有保障的前提下，對發(fā)生腐蝕減薄的水冷壁管表面進行防腐噴涂處理,；或換管前對新管進行表面防腐處理,。

5.實施磨煤機金屬陶瓷復(fù)合材料輥套、襯板更換改造,，提高磨煤機出力,，降低煤粉細度、提高煤粉均勻性,，降低一次風(fēng)速和風(fēng)量,。