超临界锅炉机组对氧化皮脱落的决定性作用

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引言

近年来，高参数超（超）临界机组相继投入运行。超（超）临界机组运行的高参数不仅带来了更好的经济效益，而且对材料和运行条件的要求也越来越高。在高温高压条件下，水蒸和铁的反应速率显著增加，因此高温加热面氧化皮的形成是不可避免的结果。随着蒸汽在锅炉中循环，特别是在升降负荷阶段，氧化皮异常剥落后，弯曲处容易堵塞管道，导致管道爆炸。

1氧化皮的生成机制。

研究表明，超临界机组的蒸汽温度很高，水蒸气在570℃时具有很强的氧化能力。高温加热面管内壁与水反应产生Fe（OH）2，饱和后在一定温度范围内转化为Fe3o4。当温度高于570℃时，内部氧化物的分布将成为Feo。Fe3o4。Fe2o3由三层材料组成（Feo在最内层），其厚度比约为100:10:1。由于Feo致密性差，结构松散，破坏了整个氧化皮的稳定性，使氧化皮容易脱落堵塞管道。氧化皮的产生与温度、时间、氧量、压力、流速、钢材成分等有关。通常认为温度越高。流速越快，产生速度越快。国内外研究表明，金属表面的氧化膜不是由生蒸汽中的溶解氧和铁反应形成的，而是由水蒸气本身氧化表面的铁分解成的。在570℃以上。

2氧化皮脱落及影响因素。

通过对氧化皮形成机成机理的分析，可以看出温度是导致氧化皮脱落的关键因素。为了进一步证实这一点，在实际工作中，超临界锅炉机组对屏幕过热器和高温过热器进行了仔细观察。观察发现底部弯头处氧化皮堆积不是很严重，测量管内蒸汽温度始终保持在550℃以下，部分高温再热器管屏中氧化皮脱落现象较为严重，测量温度始终在600℃以上，进一步证实了温度对氧化皮脱落的决定性作用。为了深入分析氧化皮脱落的原因，对屏幕类型和高温过热器管道进行了压力比较测试。经测试，发现屏幕类型和高温过热器的管道压力值为24MPa，高温再热器的管道压力为4MPa，高温再热器中氧化皮数量较多。因此，低压也会导致再热器管道中氧化皮脱落。温度和压力可以说是影响氧化皮脱落的两个重要因素。在实际处理中，应从这两个因素进行综合处理。

3氧化皮防治措施。

3.1高温氧化皮清洗技术。

1)管道切割清洗。管道切割清洗是通过检测发现氧化物皮肤超过了清洗加热管的危险程度。该方法最直观、最可靠，但清洗工作量大，对加热管损坏较大。2)蒸汽吹风机。蒸汽吹风机是在锅炉停机后冷却，氧化物皮脱落后点火，蒸汽通过旁路吹扫加热表面的氧化物皮，然后停止检查。或者在下次启动冲洗前通过旁路直接吹扫氧化物皮肤。上述方法可以减少管道切割检查的数量，但不能保证所有加热表面的氧化物皮肤都能清洗干净。前一种方法还需要消耗大量的燃料，并延长维护周期。后一种方法不太可靠。3)压缩空气吹扫。在国外有应用，需要增加另一个系统，初始投资较大。实际应用效果尚不清楚。

3.2氧化皮防治措施。

（1）660MW超临界锅炉在日常冲洗过程中，排放的水质必须符合冷冲洗和热冲洗水质指标的相关规定。如果采用冷冲洗，启动锅炉水循环泵，打开冷水调节阀，保持一定流量进行分离器冲洗，直至排水水质Fe含量小于100μg/L，冷循环冲洗完成；热冲洗时，需要控制燃料用量和水量，将分离器入口温度控制在200℃的恒温状态，然后冲洗，直到分离器排水水质Fe含量小于100μg/L。（2）当660MW超临界锅炉在加热过程中启动时，必须确保其内部不同热状态物质的加热控制曲线合理控制蒸汽温度。一般来说，为了防止660MW超临界锅炉高温加热面金属温度急剧下降，锅炉烟气系统需要在热启动环节同时启动，并实时监控锅炉内部运行状态，将炉膛通风总风量控制在35%左右，连续通风约5min点火，同时投入燃料量，控制屏高再烟气温度保持恒定，防止660MW超临界锅炉高温受热面温度下降。（3）加强660MW超临界锅炉运行过程中金属壁温和工作质量温度的有效控制，严禁超高温工作。除了调整660MW超临界锅炉的燃烧、通风和煤水比外，还可以根据锅炉高温受热面的材料选择相应的温度。湿度报警检测系统，对锅炉内过热器和再热器运行过程中的管壁金属温度进行实时监测和管理，并加强对60MW超温管理。

3.3防止氧化皮脱落的措施。

在锅炉操作人员的配合下，严格执行规定：停炉后闷炉72小时，停炉冷却速率不超过2℃/min。停炉时，炉膛通风10min后立即停止运输。引风机，关闭运输。引风机进出口挡板，防止锅炉加热面冷却过快。控制高温过热器。屏幕式过热器。高温再热器出口蒸汽温度和加热面金属温度的冷却速度确保不超过2℃/min；主要。再热压降速率不超过0.3mpa/min；降压后，水冷壁上的水将控制启动分离器的温度，降速率不超过2℃/min；启动分离器储水箱，见水后启动烟气系统进行通风冷却。根据环境温度，控制风机输出，调整低于。低再入口烟气温度降低速率不超过2℃/min。禁止强制冷却。执行闷炉时间大于72小时，避免停炉时奥氏体氧化体脱落。

结语

防止高温受热面管因氧化皮脱落而堵塞爆管的关键是有效控制受热面管壁的温度和温度变化速度。但是，由于管壁温度测量点安装在锅炉天花板外壳中，当炉内管壁的实际温度、启停炉和机组负荷发生变化时，不能真正反映炉内管壁的实际温度和炉内管壁的实际温度变化速度。但是，在炉内安装管壁温度测量点，并根据试验确定炉内。外管壁温度差数据，结合炉外温度测量点的测量结果，根据蒸汽出口端管壁温度计算不同管道的最高运行温度。为了提高计算精度，采用数值模拟计算的方法确定屏幕底部和各级受热面入口烟气的温度场和速度场分布，为热偏差系数的选择提供依据，利用测量炉内管壁的实际温度和温度变化速度，纠正现有温度测量点的值，更好地控制氧化皮的产生，有效控制高温受热面管因氧化皮脱落而堵塞。