研究人员已经找出了潜在的原因

至少就目前而言，燃煤锅炉仍然是Eskom发电机组的支柱。燃煤锅炉通过烧水来产生高压蒸汽，然后用于旋转涡轮机。为了做到这一点，水在高压下被泵入锅炉管，锅炉管由燃煤炉加热产生高压蒸汽。

这种极端的压力和温度的组合对这些管道造成了严重的压力，随着时间的推移，它们会腐蚀和失效，有时会因热炉气体中腐蚀性化学物质的存在而加速。这种腐蚀不可避免地导致破裂，并要求整个装置关闭进行维护。这些偶尔出现的故障是电站正常运行的一部分，并被纳入发电计划。然而，当它们发生的频率超过预期时，就会导致电力供应不足，在南非的情况下，还会导致负荷下降。

Eskom表示，锅炉管故障是发电不可用的主要原因，或者简单地说，它们是负荷脱落的主要原因。这些失败发生的速度一直在上升。Eskom为自己设定的目标是每个机组每年发生一次管故障，但截至2021年，这是平均水平一年失败2.3次．人们只能假设这一数字自那以后一直在上升，到目前为止，2022年是我们有史以来减负荷最严重的一年。

12月8日，据报道，Eskom的煤炭船队仅以其装机容量的40%运行，严重低于其既定目标，正常的75%可用性。部分问题出在维护上。艾斯康电力公司已报道除了其他问题外，资金延误往往迫使它推迟对机组的计划维护，增加了故障的风险，特别是意外故障。也许更令人担忧的是，当进行维护时，它并不总是符合标准，机组还是会故障。

然而，Wits的研究人员已经确定了煤炭船队长期锅炉管故障的更根本原因。

Wits化学和冶金工程学院院长Josias Van Der Merwe教授和该学院的研究生研究员K.G. Moloko对Eskom发电站的锅炉管进行了一系列化学分析，以确定其背后的机制和原因腐蚀．

他们发现罪魁祸首是硫化作用，这是一种通过形成铁和硫的脆性化合物来降解钢的化学过程。要发生这种情况，必须有两个化学条件——硫的存在和低浓度的氧，这使得硫与铁反应而不是被氧化。

Wits分析表明，这些条件都存在于他们检查的Eskom锅炉中，从而产生了导致腐蚀率提高和频繁故障的化学前提条件。

毫无疑问，Eskom正受到大量危机的困扰，包括资金和人员短缺，以及为了保持电力供应而过度工作的老化舰队，甚至破坏和威胁的暴力。

然而，只要高故障率的化学前提条件存在，即使这些问题得到解决，能源可用性仍将保持低水平，更令人担忧的是，随着更多机组故障，可用性可能会进一步恶化。

因此，消除或减轻高故障率的化学先决条件是Eskom必须采取的关键的第一步，以开始恢复正常运行的煤炭船队。不幸的是，说起来容易做起来难。

这些化学条件的第一个根本原因是给燃烧器的煤含硫量高。煤炭储量的含硫量差异很大，一般来说，含硫量低的煤价格较高，因为硫含量对大多数煤炭使用来说是有问题的。

硫还会产生对环境和人类健康有害的排放物。

与大多数采矿活动一样，最具吸引力的储量往往会首先被开采，因此，剩余储量的标准会随着时间的推移而下降。这一趋势是Eskom煤炭船队性能下降的一个因素，但几篇科学文章发现，南非的煤炭储量普遍较低硫因此，原则上，如果有动力的话，它们应该能够避免硫驱动的腐蚀。

因此，问题不在于南非有多少煤炭，而在于Eskom选择购买和使用什么煤炭。长期以来，这一直是一个政治化的问题，而Eskom有可靠的采购历史劣质煤此前，该公司已斥资数亿美元从古普塔集团旗下的Tegeta煤矿购买含硫2%的煤炭，远高于规定的1.3%上限。

调查人员还发现，有证据表明，在煤炭检验过程中，一家煤矿的样品据称被调换，以掩盖其硫含量。

其他方面煤炭质量之前已经曝光，有报道称，供应给Eskom的一些煤炭甚至与沙子和岩石混合，以增加出售煤炭的重量。这种明显不符合标准的产品居然能进入Eskom的锅炉，这暴露了检验和质量控制方面令人震惊的缺陷，使南非完全受无良煤炭生产商的摆布。

Wits研究人员确定的第二个化学先决条件是锅炉管道内的低氧水平，这本身就是一个复杂的操作问题。

我问Van Der Merwe教授，提高空气与煤的比例是否会降低这种腐蚀发生的速度，他表示，虽然这可能有所帮助，但会导致氮氧化物化合物的排放增加，这些化合物具有极高的全球变暖潜能值(是二氧化碳的许多倍)，以及一系列有害的健康影响。锅炉在限氧条件下运行的主要原因是为了防止这些化合物的形成，这些化合物是在氧气和氮气(空气的主要成分)在高温下反应时形成的。

这可能是南非不得不接受的一种交易，作为减缓船队老化的权宜之计，而Eskom希望能找到一种方法，转而使用适当标准的煤炭——这一任务应该被视为国家的关键优先事项。

尼尔·托马斯·斯泰西(Neil Thomas Stacey)在Wits大学教授生物医学工程和废水管理。