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近年来,环保的意识逐渐增强,燃煤电厂普遍对炉膛及燃烧器进行了“超低排放”改造,改造在降低氮氧化物生成的同时,却造成水冷壁近壁处缺氧燃烧,形成强还原性气氛。煤中的硫元素在此气氛中将转化为硫化氢气体,而硫化氢气体会对水冷壁造成严重的高温腐蚀问题,腐蚀导致水冷壁壁面减薄甚至爆管,严重影响电厂运行的安全性和经济性。因此对锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行研究具有重要现实意义。本文针对超临界和超（超）临界燃煤机组常常爆发的水冷壁管道的高温腐蚀问题开展了相关科学研究,具体包括三部分,分别是炉膛水冷壁近壁处烟气成分分布特征实验研究,水冷壁高温腐蚀速率实验室机理研究以及高温腐蚀数学模型研究和水冷壁管道寿命评估。水冷壁近壁处烟气成分分布特征实验研究部分主要针对某630MW超临界四角切圆燃煤锅炉,开展相关燃烧优化调整试验,重点关注燃烧器（低氮同轴燃烧系统LNCFS）的不同种类风量大小对近壁处烟气成分（O2、CO和H2S）的影响以及对锅炉热效率和SCR进口NOx排放浓度的影响。在燃烧优化调整试验中,分别进行了变运行氧量、变二次风配风方式、变CCOFA风量、变SOFA风量以及变CFS风量试验。水冷壁高温腐蚀速率实验室机理研究部分利用12Cr1MoVG和15CrMoG作为实验材料,通过管式炉模拟水冷壁400℃的工作环境,采用配置好的标气模拟锅炉燃烧区域“H2S+O2+N2”、“CO+N2”和“H2S+CO+N2”三种气氛,金属试片表面涂灰来模拟水冷壁表面自然沉降的积灰对金属的腐蚀,在加速腐蚀试验的理论指导下详细研究了10种工况下合金的高温腐蚀行为,并选择修正后的抛物线方程来拟合腐蚀增重量随时间的变化规律,从而得到腐蚀动力学曲线。高温腐蚀试验结束后,对部分工况腐蚀后的试片进行了表征分析,通过场发射式扫描电镜（FESEM）观测腐蚀层表面及剖面微观形貌,利用扫描电镜自带的能量色散能谱仪（EDS）测试腐蚀层内感兴趣区域的元素含量,并利用X射线衍射仪（XRD）分析金属表面沉积的煤灰以及金属腐蚀层的化学成分。高温腐蚀数学模型研究及水冷壁管道寿命评估部分针对硫化物型高温腐蚀,基于物理化学机理和数学推导,建立了水冷壁高温腐蚀一维数学模型。数学建模过程中重点考察水冷壁近壁处H2S气体浓度Co、管壁温度T以及管壁厚度Lb对高温腐蚀的影响,并引入H2S气体在腐蚀产物层中的扩散系数D和化学反应本征速度K两个重要参变量,最终建立了腐蚀层平均腐蚀率随腐蚀时间变化的函数关系式。同时建立了管道寿命评价准则,引入了管壁安全系数λ,并给出了λ的保守估计值,最后结合电厂的实测数据给出了一个预测案例,为水冷壁管材的高温腐蚀监测提供参考。