工业锅炉高温受热面氧化皮堵管的成因及应策

超(超)临界机组氧化皮生成、剥落机理与防治措施.

超（超）临界机组氧化皮 生成、剥落机理与防治措施 锅炉水/蒸汽流通系统中氧化皮的生成、剥落与沉积主要集中在炉前高压给水系统、水冷壁、过热器、再热器、主汽调门中。氧化皮的生成、剥落与沉积受温度、压力、蒸汽参数（密度、离子积、介电常数、PH、氢电导率、阴离子含量、比电导率、氧化还原电位）、蒸汽溶氧量、蒸汽含铁量、蒸汽铬酸根含量等多种参数共同控制。在锅炉不同位置氧化皮的生成、剥落、沉积机理不同，炉前高压给水系统和水冷壁中的氧化皮的沉积主要是流动加速腐蚀所致。再热器、过热器与主汽调门中的氧化皮形成、剥落与沉积机理更加复杂，总的来说控制蒸汽含铁量、控制蒸汽氧化还原电位、降低蒸汽溶氧量有助于减少氧化皮的形成、剥落与沉积。 图1 电厂系统图

一、生成、剥落与沉积原理 1.1、氧化皮在炉前和水冷壁中的生成、剥落与沉积机理 碳钢在水中不稳定，有腐蚀倾向，只有在钢表面形成稳定的氧化膜后，才能保持稳定。在不同温度条件下，氧化膜的形成机制不同，其微观结构也不同。在较低温度条件下形成的磁性铁氧化膜是多孔、疏松的。在较低温度下，氧化膜的形成分为3步： 第一步：Fe的氧化和H+的还原: Fe→Fe2++2e-；2H++2e-→H2； 总反应为： Fe+2H2O→Fe2++2(OH-)+H2 (1) 第二步：Fe2+和2(OH-)极易发生反应生成Fe(OH)2； Fe2++2(OH-)→Fe(OH)2 (2) 第三步：Fe(OH)2被氧化生成Fe3O4； 3Fe(OH)2→Fe3O4+4H2O+H2↑ 由式(1)可见，在较低温度下，氧化膜的形成需要有一定量的铁离子和氢氧根。钢表面上的铁离子是由腐蚀过程扩散至表面的，而氢氧根则与水的PH值有关。磁性氧化铁的形成通常受形成和溶解2个反应动力学控制。任何条件的变化导致此动力学状态改变时，都会影响磁性氧化铁的稳定。扩散系数和介电常数等因素会综合影响碳钢的腐蚀速率。

600MW锅炉氧化皮脱落原因分析及防治措施

600MW锅炉氧化皮脱落原因分析及防治措施 发表时间：2018-08-17T15:05:00.547Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：唐基林 [导读] 摘要：锅炉是一种能量转换设备，在很多领域均有较多应用。 （湖北华电襄阳发电有限公司湖北襄阳 441021） 摘要：锅炉是一种能量转换设备，在很多领域均有较多应用。但是锅炉氧化皮的脱落可能造成过热器短期超温爆管、堵管等问题，对设备运行稳定性、安全性等产生影响。本文对火力发电厂600MW锅炉氧化皮脱落原因方面的内容进行具体分析，对脱离危害方面的内容进行研究，最后以襄阳电厂为例对防治措施方面的内容进行阐述，希望为锅炉氧化皮脱落问题的防治工作提供一定启发和参考。 关键词：600MW锅炉；氧化皮脱落原因；防治措施 引言 随着国产600MW等级超临界、超超临界机组相继投产发电，国内许多电厂均出现了锅炉高温过热器、高温再热器氧化皮脱落导致爆管停炉事故，湖北某电厂同一台锅炉在一个月时间内就因炉管氧化皮脱落造成多次爆管停炉，给该电厂的安全、可靠、经济运行蒙上了一层阴影。其实，超临界锅炉高温受热面氧化皮的生成、脱落是一个必然的过程，是一个从量变到质变的过程，如果认识不够，没有超前防范措施，将会对设备造成严重后果，如锅炉传热恶化、汽轮机通流部分效率下降、锅炉高温受热面超温爆管、汽轮机固体颗粒物浸蚀、主汽门卡涩、叶片损坏等。下面对锅炉氧化皮脱落原因、防治措施方面的内容进行具体分析 1、氧化皮脱落的危害 氧化皮的脱落会使杂质进入管子底部位置，如果沉积量过多，便会对管道通畅性产生一定影响，从而会使受热面出现超温爆管的问题。例如，某电厂发生一起超温爆管事故，设备停运冷却之后开始内部检查工作，察觉到高温过热装置因进口管迅速升温的因素出现多个爆口，而吹损方面的原因同样导致高温过热装置出现几处爆口，且高温再热装置同样出现几处爆口[1]。检修人员对其进行抢修处理，从其中取出较多的氧化皮，弯头位置取出的最大值近 400 克，通过研究分析，发现大规模爆管问题的原因便是氧化皮的脱落，对管道造成了堵塞，进而引发锅炉超温爆管，因未能在第一时间对其进行停炉，锅炉蒸汽压力较高，进而让爆管炉内出现扭曲及不定向位移等问题。 2、锅炉氧化皮脱落原因分析 2.1氧化皮形成原因 超临界直流锅炉运行温度高达560～570℃，这一温度正好处在水蒸汽的强氧化区间内（500～700℃），在这个区间内水蒸汽对金属受热面的氧化能力比空气高达十几倍，因此很自然地在金属内壁生成氧化皮。锅炉实际运行情况下，高温过热器、高温再热器管内水蒸汽流量大，流速高水与金属反应产生的氢气被水蒸汽带走，因此PH2/PH2O远远低于平衡值，导致金属持续被氧化。在高温过热器、高温再热器管内流过高温蒸汽时，水蒸汽与金属元素铁发生化学反应，最初生成Fe3O4氧化膜，这层氧化膜是致密的和富有韧性的，一旦生成氧化速度就会减缓，对金属母材起着保护作用[2]。 2.2氧化皮脱落机理 氧化皮脱落必须具备两个条件：氧化膜达到一定厚度（因管材、温度变化速度而异，对于不锈钢为0.05～0.1mm，铬钼钢为0.2～ 0.5mm）；母材基体与氧化膜之间的应力达到临界值（因管材、温度变化速度、氧化膜特性而异）。这两个条件相互之间还存在一定影响，氧化皮剥落的允许应力随着氧化皮厚度的增加而减小。奥氏体不锈钢的内壁氧化膜在双层界面处脱落是自然发生的，剥落的临界厚度因锅炉管材、管子规格、运行工况和温度变化幅度而不同，一般在0.05～0.1mm左右，通常容易剥落的是磁性Fe3O4和少量的а-Fe2O3。高温过热器、高温再热器钢材的热膨胀系数存在差异，在氧化层达一定厚度后，尤其是在金属温度反复波动和变化，使金属应力交替变化，氧化皮很容易从金属本体剥离。 3、600MW锅炉氧化皮脱落的防治措施 3.1提高锅炉制造质量 采用晶粒度等级高的钢材。国内超临界直流锅炉高温受热面（屏式过热器、高温过热器、高温再热器）材质一般采用耐高温的奥氏体不锈钢，如T91、T23、TP304H、TP347H等，这些钢材逐渐被国产化，但国产钢材质量与进口钢材质量还存在很大差异。从有关资料分析得知，国产钢材晶粒度等级低于进口钢材，造成氧化皮生成量差别大，在高温下更容易出现氧化皮脱落[3]。湖南某电厂采用国产的TP347H 钢材，锅炉运行不到半年就多次发生因高温过热器和高温再热器氧化皮脱落造成爆管停炉事故。另外，尽可能采用抗氧化、耐腐蚀性能更好的钢材。锅炉制造厂应对新材料、新工艺进行积极研究，在做好引进技术的同时还应借鉴国外的先进经验，从电站锅炉设计上进行改进，在制造工艺上进行改良。 3.2加强锅炉安装前检查和检修维护工作 做好安装前检查，严把安装工艺关。过热器、再热器在安装过程中总会存在安装偏差，如管束之间间距、节流孔径不一致，运行中则不可避免地出现受热面的热偏差。锅炉在安装前检查不认真，成品保护不良，锅炉U型管内进入杂物，锅炉吹管不彻底将会造成锅炉管之间流量不均，管壁超温，氧化皮生成量突增。锅炉疏水点安装不规范、安装过程中造成疏水管堵塞，运行中出现管壁超温。这些问题的存在，就会导致运行中锅炉管内氧化皮生成厚度、 致密度不一致，最终导致脱落、聚积、超温、爆管。定期割管检查，分管编号，做好高温管档案记载。利用每次停炉机会，查看高温受热面变形、弯曲情况，并对高温段割管检查、取样化验，对氧化皮厚度进行测量，进行垢量分析，分管编号，做好高温管档案记载。 3.3加强锅炉运行管理 要重视超临界直流锅炉氧化皮脱落潜伏的危害性，电厂应成立攻关小组，经常性开展锅炉氧化皮脱落原因分析，提出控制策略，指导生产实践。华电湖北襄阳电厂因600MW锅炉投产初期氧化皮脱落，造成锅炉频繁超温、爆管，电厂管理层高度重视，组织专家会诊和治理，总结出大量运行管理经验，并制定防范措施，取得良好效果。例如，锅炉启动和运行中，要加强锅炉汽水品质的监督，尽可能提高控制标准。锅炉启动前上水时必须用合格的除盐水，水温控制在70～90℃，炉水水质合格方可点火。必须严格执行冷、热态清洗流程，防止不合格的蒸汽进入汽轮机。在锅炉点火阶段，采用油枪配合等离子的方式助燃，投油枪点火1小时后再启动第一台制粉系统，防止点火初期锅炉壁温突升。在锅炉点火至并网阶段严格控制升温率小于1.5℃/min，启动过程中特别注意减温水调整，尽量使用一级减温水，机组负荷在150MW以下时，禁止使用二级减温水。锅炉启动运行第一周，锅炉过、再热汽温降温运行，分阶段控制汽温，逐步将过、再热汽温提升

超临界锅炉过热器氧化皮形成和剥落机理分析及预防措施

超临界锅炉过热器氧化皮形成和剥落机理分析及预防措施 [摘要]介绍了XX电厂锅炉末级过热器因氧化皮引起的爆管情况。分析了超临界锅炉氧化皮的形成和剥离机理，并从锅炉设备运行、改造及管理等方面，提出了控制氧化皮形成和剥落的措施。通过采取这些措施，有效地控制了氧化皮的产生。 [关键词]过热器；氧化皮；壁温；堵塞；爆管 1锅炉过热器系统 XX电厂8号锅炉为上海锅炉厂引进美国阿尔斯通技术生产的单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、全钢架悬吊结构、固态排渣超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-1913/25.4-M95，蒸汽压力25.4MPa/4.19MPa，蒸汽温度571/569。过热和再热蒸汽调温除摆动燃烧器喷嘴调节外，主要靠喷水和调节煤水比。 2爆管情况 XXXX年X月XX日，XX电厂8号炉点火，至21日0：30，机组带负荷至600MW。6月221：50，锅炉再热汽温异常升高，给水流量突增至100t/h，现场检查68m处异音较大，确认为受热面泄漏。停炉后检查发现，末级过热器有两处爆口：第1处在右侧第14屏第9根管，爆口呈菱形，长度60mm，宽度32mm，端面光滑。爆口两边呈撕薄撕裂状，从爆口特征分析为短期过热爆口。第2处爆口在右侧第24屏第11根管，未全部爆开，长度20mm，爆口附近有众多平行的轴向裂纹，从爆口特征分析为长期过热爆口。在该根管下弯头处割管取出约90g 的氧化皮，其厚度0.14mm（如图1）。两处爆口全部在标高70m位置。爆管管子格：d38.1mm7.96mm，材质SA213T91。 发生爆管后，XX电厂采取源透视、胀粗测量、割管等措施扩大检查，共发现吹损减薄管35根，胀粗直径大于d38.5mm的管子6根，内部沉积氧化皮管子3根，对此全部进行了处理。爆管原因初步分析为：上海锅炉厂超临界锅炉末级过热器管屏内圈直管和下弯头部位设计使用了抗高温氧化性能比T91等级低的T23材料，在长期高温作用下，T23管内壁生成氧化皮，并不断增厚。在锅炉起、停以及负荷突变的情况下，由于母材与氧化皮的线膨胀系数不一致，温度应力差等致使氧化皮拉裂而发生剥落，顺蒸汽流至出口端下部弯头处堆积，使管路流通截面减小，进而发生过热而爆管。 1氧化皮形成剥落分析 1.1氧化皮的形成 钢表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发生氧化的结果。在570度以下，

锅炉氧化皮治理经验

盘电公司过热器、高温再热器管氧化皮堵塞防治工作介绍 1.设备概况 天津国华盘山发电有限责任公司安装两台由前苏联成套引进的500MW超临界燃煤发电机组，由莫斯科火电设计院和华北电力设计院联合设计，锅炉为俄罗斯波道尔斯克奥尔忠尼启泽机器制造厂制造的Пп—1650—25—545КТ（П—76型）超临界压力、直流、一次中间再热、平衡通风的固态排渣煤粉炉。 锅炉主要设计参数 结构。炉膛断面呈矩形23080×13864mm，四壁由φ32×6—12Cr1MoV的膜式水冷壁构成。锅炉一、二次汽水流程以炉膛前、后墙中心线为界分为左、右两个对称的独立流程，每个流程的给水和汽温调节都是独立的。炉膛受热面为垂直往复一次上升布置，标高44.7m以上为上辐射区，44.7m以下为下辐射区。下辐射区前后墙分别有6个组件，两侧墙各有10个组件。前后墙相邻的3个组件与侧墙的半个组件组成下辐射—Ⅰ，侧墙每4个组件加上相邻半个组件构成下辐射—Ⅱ。上辐射区前后墙各有6个组件，组成上辐射—Ⅰ，两侧墙各有10个组件，组成上辐射—Ⅱ。每个组件由48根水冷壁组成。一次汽水流程由省煤器、下辐射—Ⅰ、下辐射—Ⅱ、上辐射—Ⅰ、上辐射—Ⅱ、汽-汽交换器、顶棚和包墙受热面、内置阀门、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级屏式过热器和高温过热器组成。在锅炉两个流程中，给水进入省煤器前各设有一旁路，即21%旁路，此旁路设有截门并在下辐射—Ⅱ入口与主给水汇合，其目的是减小下辐射—Ⅰ和下辐射—Ⅱ的出口工质温差，从而降低下辐射—Ⅰ和下辐射—Ⅱ相邻管之间的应力，但同时也降低了下辐射—Ⅰ的工质质量流量。二次汽水流程由

汽-汽交换器、冷段再热器、热段再热器组成。沿烟气流程在炉膛顶部及水平烟道内布置有三组屏式过热器、高温对流再热器、对流过热器。对流竖井内布置有低温再热器、省煤器。 锅炉水平烟道内屏式过热器、高温对流过热器和高温再热器的清洗，是利用36个纵深移动的吹灰器对水平烟道的受热面进行清理。 2.机组运行情况简介 ＃1机组于1995年12月31日由北京电建建成后经华北电力科学研究院进行调试通过168小时试运行移交电厂，＃2机组于1996年5月15日＃2机组由山西电建建成后经华北电力科学研究院进行调试通过168小时试运行移交电厂。 从1999年8月开始，两台机组根据电网要求开始低于60%额定负荷运行，最低调峰至50%额定负荷。1998年盘电公司改组为国华盘山发电有限责任公司后，开始试烧神华煤，从2000年3月开始全部燃用神华煤。 自投产截止2006年11月30日，#1机组总共运行73906小时；#2机组总共运行74027小时。 3.盘电公司锅炉过热器再热汽管泄漏情况

高温氧化皮

超临界锅炉高再管氧化皮脱落分析与解决措施 某公司2号炉，为哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进三井巴布科克能源公司技术生产的超临界参数变压 运行直流锅炉，型号为HGI980/。于2005年6月投产。 锅炉为单炉膛、一次再热、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构n型锅炉，锅炉设计煤种为神府东胜煤。主蒸汽额定蒸发量为1952t/h，温度543 C，压力；再热汽温度569 'C。压力。 高温再热器布置于水平烟道内，与立式低温再热器直接连接，没有布置中间连接集箱，采用逆顺混合 换热布置。高温再热器沿炉宽排列95屏，每屏管组采用10根管，人口段管子为①57mmx4.3mm，材质为 SA-213T22,中间段管子为①51mmx4.3mm，材质为SA-213T91，出口段的前6根管子为①51mmx4.3mm， 材质为SA-213 TP347H,后6（应为后4根）根管子与中间段相同。如图1所示。 图1高温再热器结构图 1高温受热面检查情况 根据其它超临界锅炉在运行中岀现的问题，并结合日常金属监督统计结果，2007年2号机组首次大修中。将检查高温受热面有无氧化皮堆积列人检修项目。对屏过、末过、高再底部弯头有无氧化皮堆积进行 射线拍片检查。屏过检查了4屏，末过检查了1屏，未在底部弯头处发现有氧化皮堆积。因2号炉的高温

再热器在日常金属监督中，发现个别测点处经常有超温现象，故本次着重对超温处进行检查。 高再检查情况

2号炉自投运以来，高温再热器管就有3个测点存在超温现象（超过626 C,从2006年1月开始统计）, 这3个测点对应的管屏为A侧数第12、48、90屏，超温时间分别为670、833、2847min。 本次先对2号炉高温再热器第21测点区域的超温情况进行检查，首先对A侧数第90（第21测点处）、9 1、96屏的底部弯头进行拍片，检查弯头处有无氧化皮堆积。发现此3屏的炉后弯头处均没有异物堆积. 只在炉前侧部分弯头有堆积现象，见表1。

修超超临界锅炉控制氧化皮的运行调整

修超超临界锅炉控制氧化皮的运行调整 发表时间：2019-06-10T09:23:39.047Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：黄日卓 [导读] 摘要：超临界机组锅炉的后屏过热器和末级过热器管束内氧化皮问题，已经严重影响了机组的安全运行，国内外众多企业也投入了大量经费和技术人员对这个问题进行了深入的研究。 (江苏国华陈家港火力发电有限公司江苏省盐城市 224600) 摘要：超临界机组锅炉的后屏过热器和末级过热器管束内氧化皮问题，已经严重影响了机组的安全运行，国内外众多企业也投入了大量经费和技术人员对这个问题进行了深入的研究。现代随着科技的发展，提出了超超临界火力发电机组，其机前的主、再蒸汽温度达到６００℃／６２０℃，发电整机效率达到４５％以上，发电机组的供电煤耗提高到了２９１g／kWh，经过长时间的实践比较超超临界的机组在经济效益上得到显著的提高，与此同时伴随着屏式过热器、末级过热器、再热器氧化皮问题日益严峻。造成两类安全性问题：第一类是氧化皮脱落后的物质堵塞流通蒸汽的管束导致被堵管束形成干烧造成超温爆管；第二类是氧化皮脱落物质经过主汽门和调节门的永久形滤网进入高速旋转的汽轮机内对汽轮机叶片造成固体颗粒侵蚀。基于此，本文主要对超超临界锅炉控制氧化皮的运行调整进行分析探讨。关键词：超临界锅炉；控制氧化皮；运行调整 １、氧化皮的形成原因 １．１金属的水蒸汽高温氧化原理 金属在高温水蒸汽环境中会失去电子发生强烈的氧化反应。尤其在水蒸汽温度高于４５０℃时，单质铁就会和水蒸汽发生化学反应，生成铁的氧化物。 ３Fe＋４H２O＝Fe３O４＋４H２（１） 运行中管束金属单质铁反应形成的氧化铁，其中的氧气来自水蒸汽高温解析出来的氧气，其反应平衡方程式如下： H２O＝H２＋１／２O２（２） 由上面两个化学方程式可知，水蒸汽具有的氧化性强弱主要是生成物氧气的比值。水蒸气温度在６００℃下时，与氧化亚铁平衡的数值大约是７，与此对应的平衡氧分压约１０～２６个标准大气压。在实际运行过程中，锅炉的产汽量比较大，尤其是调峰机组不仅产汽量大，而且产汽量根据机组负荷会发生很大的变化。由于水蒸汽的流量大，生产的氢气会随着水蒸汽逃逸，促使反应方程（２）向右边进行发展，产生的氧气会增加，这样会促使铁发生氧化反应。从热力学方面分析，铁在高温的水蒸气环境下所发生的氧化反应是一个自发的过程，无法回避。 １．２铁素体类型的刚在水蒸汽中氧化 超超临界机组锅炉的屏式过热器和末级过热器部分管束采用的T９１钢属于铁素体，这种钢铁在水蒸汽中发生氧化其内表面有很薄的一层含有大量阳离子空位的CrFe２O４的单相无晶界非晶体结构；中间层有很厚的CrFe２O４的单相细等轴晶和在上生长的粗柱状晶结构；最外层为Fe３O４-Fe２O３的细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构。所形成的氧化层这三层结构依照其顺序形成，三层结构主要在第一层或第二层也就是内层和中间层出现，当达到一定条件时也可以全部出现。T９１钢形成的CrFe２O４无晶界非晶体内层致密度、强度、对管束基体的附着力和抗氧化能力最强，CrFe２O４粗柱状晶层紧随其后，而Fe３O４-Fe２O３的粗柱状晶层附着力和抗氧化能力最差。 ２、氧化皮的危害 ①氧化皮脱落后因管内氧化皮堆积堵塞管道弯头，影响流量减少，导致长期局部过热，管束组织发生蠕变损伤，管材性能降低，引起过热爆管，如果在机组检修启动后又有氧化皮掉落，造成短期局部过热，导致管子胀粗泄漏。②管束内壁氧化皮如果在启动过程中或是在正常运行由于调整燃烧不当时蒸汽温度会大幅波动，氧化皮由于温差的存在使其集中脱落堆积，通流截面积急剧减小，造成管壁超温爆管。③金属管壁氧化反应后腐蚀会造成管的实际壁厚显著减少，这样管壁的承受能力会下降，增加运行危险因素。④氧化皮脱落后会跟随蒸汽的流动一起经过主汽门后再经滤网进入汽轮机，这其中会造成主汽门卡涩；进入汽轮机的氧化皮碎片等固体颗粒会造成汽机的剥削损坏。⑤氧化皮脱落会影响蒸汽品质，增加铁含量。严重影响锅炉和汽轮机的使用寿命。 ３、缓减高温水蒸汽氧化和剥离的措施 ３．１设计方面 ３.１.１采用耐氧化的合金 电厂锅炉受热面所采用的钢铁材料是否具有较高的抗氧化性能和抗腐蚀性能主要取决于该金属材料的表面能否形成稳定而致密的氧化膜。Cr２O３是高温下热力学惟一稳定的金属氧化物。铬含量越高，奥氏体合金钢抗高温氧化能力越强。当铬的含量＞２０％时，合金表面才会形成致密的保护性氧化膜Cr２O３。在超超临界机组蒸汽温度超过６２０℃时管束材料采用TP３４７HFG合金钢，将T９１管材的最高壁温控制在５９５℃以内。 ３.１.２为避免脱落的氧化皮碎片大量堆积在受热面管束底部弯管弯头处，在设计弯曲处半径应选用大于３倍管子外径。 ３.１.３设计中必须认识到煤质、机组负荷变化、燃烧不稳定等情况下减温水的投入正确方式，来预防屏过、末过、再热器的管内蒸汽温度和管壁金属温度的长期超温。 ３．２运行、监控和检修方面 ①调整锅炉的燃烧工况稳定正常，避免主再蒸汽温度的频繁波动，尽量维持机组负荷稳定。加强运行管理，避免频繁启停操作、减少受热面的热冲击。②机组停机过程中，要严格控制燃烧率和蒸汽温降速率，并按照运行规程执行，防止较大的温度梯度变化带来氧化皮的脱落，打闸停机后采用锅炉闷炉自然冷却。③在正常运行调节过程应控制主再热蒸汽温度并实时监视过热器、再热器的壁温同时要通知化学化验过、再热蒸汽的含氢量。④利用停炉时机对管束进行放射线检查，主要查看垂直管屏底部弯头部位氧化层碎片堆积情况以及管壁氧化皮的厚度以方便割管清除避免运行事故发生。⑤新建机组启动时要对过热器、再热器进行吹管并采取合理化学清洗方式，将金属管内的杂物清除干净，大大减轻氧化层剥离危害。⑥在水压试验后或机组启动初期管束弯曲内会有凝结水。当烟温升速率较快时，一方面存水剧烈沸腾导致氧化皮脱落；另一方面烟温变化剧烈也会导致氧化皮脱落。所以要严格控制机组启动初期的锅炉的燃烧稳定。 ４、防治氧化皮的运行建议 ①避免在低负荷投用减温水，因为低负荷运行机组减温水汽温调节品质不良。②在冲转和带初负荷运行时期，要尽量开大旁路开度建

神华国能(神东电力)集团公司亚、超(超)临界锅炉高温受热面氧化皮防治技术标准

神华国能（神东电力）集团公司亚、超（超）临界锅炉高温受热面氧化皮防治 技术标准 —————————————————————————————神华国能（神东电力）集团公司

目录 前言 (1) 1.范围 (2) 2.规范性引用文件 (2) 3.总则 (3) 4.设计过程控制 (4) 5.保管及安装前控制 (6) 6.锅炉化学清洗过程控制 (6) 7.锅炉吹管过程控制 (9) 8.机组整套启动前的水冲洗 (9) 9.锅炉启动过程控制 (10) 10.锅炉运行控制 (11) 11.锅炉停炉过程控制 (13) 12.机组的停用保养 (14) 13.锅炉检修检查 (14) 附录1 亚/超（超）临界锅炉受热面金属壁温测点的布置原则 (16)

前言 亚/超(超)临界锅炉高温受热面用铁素体钢、马氏体钢和奥氏体钢材料投入运行后，管内壁在高温水蒸汽作用下生成氧化皮是不可避免的。运行中，管内壁产生氧化皮生长到一定厚度时，因氧化皮膨胀系数比母材小，在机组启停过程中会剥落。当剥落物堆积到管排下部弯头部位，将引起管路堵塞而发生超温爆管；当剥落物随蒸汽进入主汽阀会造成卡涩；当剥落物进入汽轮机将发生固体颗粒冲蚀（SPE）。针对亚/超(超)临界锅炉高温受热面氧化皮这一共性问题，以及在建即将投产和未来规划的多台超临界及超超临界机组的形势，国神公司组织技术研究院开展技术攻关，研究编制了《亚/超(超)临界机组锅炉高温受热面氧化皮防治技术标准》。制定本标准对于指导亚/超(超)临界机组氧化皮的有效控制，确保国神公司亚/超(超)临界机组安全、稳定、经济运行，具有十分重要的意义。 本技术标准，涵盖了锅炉设计、保管及安装前控制、化学清洗、蒸汽吹管、启动、运行、停运过程、停炉保护以及锅炉检修等各个环节，提出了高温受热面氧化皮防治的相应技术措施。鉴于亚/超(超)临界机组锅炉高温受热面蒸汽氧化、氧化皮脱落的问题在国际上尚未根本解决，随着国内外对亚/超(超)临界机组锅炉高温受热面蒸汽氧化腐蚀治理研究的不断深入、经验的逐步积累，还将对《技术标准》进行及时补充、修改和完善。 各单位可根据本技术标准制定实施细则。 本技术标准附录为资料性附件。 本技术标准归口单位：神华国能（神东电力）集团公司 本技术标准起草单位：神华国能（神东电力）集团公司技术研究院 本技术标准主要起草人：曹培庆赵勇纲白堂堂艾晨辉刘东辉戈佳马书强

关于超、超超临界机组氧化皮问题

关于超/超超临界机组氧化皮问题 超/超超临界机组的氧化皮可分为两类：（1）锅炉过热蒸汽系统的氧化皮；（2）锅炉水系统的腐蚀物。 1过热蒸汽管道(包括再热蒸汽系统)的氧化皮 1.1氧化皮的形成机理及特点 过热蒸汽管道内氧化膜的形成分为制造加工和运行后两个阶段。 过热蒸汽管道制造加工过程中氧化膜的形成是在570℃以上的高温制造条件下，由空气中的氧和金属结合形成的。该氧化膜分三层，由钢表面起向外依次为FeO﹑Fe3O4﹑Fe2O3。试验表明：与金属基体相连的FeO层结构疏松，晶格缺陷多，当温度低于570℃时结构不稳定，容易脱落，或在半脱落层部位发生腐蚀。因此，在新锅炉投产前，一定要对锅炉进行酸洗，全部去除制造加工时形成的易脱落氧化层，然后重新钝化，以利在机组运行时形成良好的氧化层。同时，在基建调试期间也可以考虑对过热器和再热器管道进行加氧吹扫，将易脱落的氧化层颗粒冲掉的同时加速形成坚固的氧化层，否则，在投运后会产生严重的氧化皮问题。 在450℃～570℃，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3和Fe3O4组成，Fe2O3和Fe3O4都比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。在570℃以上，水蒸汽

与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO 三层组成，FeO在最内层，FeO是不致密的，破坏了整个氧化膜的稳定性，氧化膜易于脱落。因此，过热蒸汽管道内壁在运行后所形成的氧化膜可分为两种情况： (1)如果在锅炉投运之前，通过严格的酸洗和吹管两个 环节，将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，吹扫过程中或整机调试的初期，当锅炉运行在亚临界低参数工况下（此时温度不会超过570℃），使管道内壁形成致密的、不易脱落的氧化膜（由Fe2O3和Fe3O4组成，这种氧化膜和金属的基体结合很牢固，只有在有腐蚀介质和应力条件下才会被破坏）。当日后机组运行于超临界工矿下，温度超过570℃时，这种氧化膜可以保护或减缓钢材的进一步氧化，同时自身也可以相对长期地保留。采用加氧运行，可加速形成上述氧化膜。 (2)如果在锅炉投运之前，酸洗和吹管两个环节不过 关，未将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，则投运后很难形成致密的﹑不易脱落的氧化膜。这种易脱落的氧化膜在机组投运后产生恶性循环：脱落→氧化→再脱落→再氧化，最终形成大量的氧化皮。1.2氧化皮的脱落 过热器、再热器内壁的氧化层脱落有二个主要条件：

浅谈锅炉受热面氧化皮脱落原因分析及防治措施

浅谈锅炉受热面氧化皮脱落原因分析及防治措施 随着超临界发电技术的发展，特别是锅炉内部温度参数的逐步升高，导致了氧化皮脱落的机组爆管事故越来越多。由于这种氧化皮的形成对锅炉内部产生较大的危害，从而造成一些不必要的损失，因此，如何减缓超临界机组氧化皮脱落速度，进一步提高锅炉机组的安全性是目前科技工作者亟待研究分析与解决的关键性技术性难点。本文通过对锅炉受热面氧化皮概述以及其脱落原因的分析，进而提出一系列较为科学的防治措施，为锅炉机组研究人员提供一些建议与参考。 标签：锅炉受热面氧化皮脱落原因分析及防治措施 目前在国内锅炉火力发电机组中，超临界锅炉高温受热面不锈钢管内壁受到蒸汽氧化，从而引发其内部氧化皮层产生堵塞爆管的现象。国内不少学者针对锅炉受热面氧化皮脱落的问题原因分析以及防治措施进行了一系列的研究与调查工作，目前已经寻找到可以在一定程度上积极应对氧化皮脱落问题的有效措施，但是目前技术领域还无法彻底解决氧化皮的形成与脱落的根本性问题。为此，我们应当首先了解氧化皮所产生的危害性作用。锅炉在运行的过程中，因为蒸汽侧氧化皮的形成与脱落造成的主要危害主要集中在如下四个方面：第一：在一定程度上阻碍锅炉内部蒸汽的流动，从而使得锅炉内壁温度大幅度升高，导致锅炉炉管泄漏。第二：氧化皮自身存在绝热的属性，这种属性容易引起受热面管内的金属壁的温度上升，从而影响了受热面管金属璧的使用寿命。第三：脱落的氧化皮容易被带入整个机组的汽机内，会损伤内部的一些器件。第四：由于氧化皮存在一定的污染，氧化皮在锅炉内壁的形成容易造成内部汽水的污染，从而影响锅炉内壁汽水的质量。 一、锅炉受热面氧化皮概述及脱落原因分析 1.氧化皮的形成与脱落机制 1.1氧化皮的形成机制 随着目前机组超临界发电技术的发展，特别是锅炉内部温度参数的显著提高，因为氧化皮脱落造成的机组爆管事故越来越多。那么氧化皮的形成到底有哪些步骤呢？我们可以进行一个有趣地描述，当超临界机组蒸汽参数高，主蒸汽温度均在570℃，如果在此温度之下，水蒸汽自身的氧化性较强，锅炉内壁上产生蒸汽氧化是一种必然的现象。然后水与铁产生化学反应生成氢氧化亚铁，然后氢氧化亚铁进行饱和后在一定温度下形成氢氧化铁，并分解出部分氢气。这种氧化膜的成长遵循着塔曼法则，意思既是指氧化膜的生长与整个锅炉内的温度和氧化膜所生长时间有关。一般来说，金属温度对整个氧化速度的影响效应不大，并且锅炉内的蒸汽压力的影响相对较小，整体温度对于不同金属种类的影响方向和影响程度也是不尽相同的。 1.2氧化皮的脱落机制

关于锅炉防止高温受热面氧化皮的运行措施

关于锅炉防止高温受热面氧化皮的运行措施 一、目前状况、存在的问题： 锅炉高温氧化皮问题是危及超超临界锅炉安全运行的世界级难题，我厂三期锅炉已逐步进入稳定运行，具备高温氧化皮产生、脱落的条件。为防患于未然，保证今后锅炉的安全运行，防止锅炉氧化皮的产生，依据集团公司《关于超超临界发电机组锅炉管蒸汽侧氧化皮防治的若干措施》规定，特制定本措施。 二、采取的技术措施： (一)、机组启动 1、机组冷态启动过程中严格按照不同热状态的升温控制曲线控制蒸汽温度，主蒸汽温升率≤1.5℃/min，再热蒸汽温升率≤2℃/min；在机组启动阶段注意控制燃料投入的节奏并调控好减温水，防止汽温大起大落，控制受热面金属温度平稳升高。 2、机组启动过程中，专人监视调整给水流量，严格控制给水流量在30%左右（550t/h），尽量增大循环水量，防止给水流量突变导致给水流量瞬间低于最低给水流量防止水冷壁局部超温； 3、在锅炉湿、干态转换及升降负荷过程中注意燃烧调整和温度控制，严密监视各水冷壁温度，防止发生超温现象，如发现锅炉超温采用任何手段无法降低锅炉壁温时，要降低过热度运行，待停机时进行检查处理。 4、合理调整磨煤机组合方式、燃烧器摆角、AA风摆角、过热度

以及二次风配风方式，控制炉膛热负荷较高区域的水冷壁管壁温度约在430~440℃之间，其余区域水冷壁管壁温度约在400~420℃之间，使四面水冷壁管壁温度分布较均匀，防止水冷壁局部管壁超温。 5、锅炉采用少油模式点火启动时，为防止锅炉在湿、干态转换及升负荷过程中发生水冷壁超温现象，在湿态转干态过程中应注意控制水煤比不小于7.2，过热度不高于20℃。湿、干态转换前投入A、B、C磨煤机运行并转入BI方式控制，湿、干态转换的过程中，燃料量和给水量均匀增加；锅炉转干态运行后，升负荷过程中投入磨煤机后应注意控制各磨煤机给煤量，尽量采取平均分配各磨煤机给煤量的运行方式，尽快启动上层制粉系统，避免在升负荷过程中水冷壁区域热负荷相对集中造成水冷壁壁温、过热度及主蒸汽温度升高过快甚至超温现象，从而保证锅炉的安全、稳定运行。 6、为了避免启动初期温升率超限，第一台磨煤机启动后，在保证燃烧稳定及磨煤机运行正常的情况下，尽量煤量≯25t/h，可能情况下应降低至20t/h。不允许立即增加燃料量，同时应密切注意各级过热器管壁的金属温度，只有当各级过热器管壁的金属温度均有上升趋势后，才可缓慢增加燃料量。 7、热态启动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉的烟风系统要与其它系统同步启动。烟风系统启动后炉膛通风控制总风量为35%，在炉膛通风5分钟结束立即点火，点火后要尽快投入燃料量，控制屏过、高过、高再的温升速率为3℃/min，防止受热面金属温度降低。

防止锅炉受热面氧化皮生成及脱落的运行调整措施

防止锅炉受热面氧化皮生成及脱落 的运行调整措施 批准： 审核： 编写： xxx年xx月xx日

针对我厂#1炉末级过热器连续两次爆管，xxxx年xx月xx日，我厂邀请xxx电科院、xxx电科院及xxx锅炉厂召开专题会；7月10日，xxx邀请xxx集团金属专家、xx电科院金属专家，并组织xxx研究院及我厂相关人员召开视频专题会。在两次专题会上各专家一致认为：我厂锅炉末级过热器材质抗氧化性能低，机组运行中，受热面局部过热，导致我厂#1炉末级过热器因氧化皮脱落引起过热爆管。为减缓#1、2炉末级过热器氧化皮生成及脱落速率，参考xxx电力《超/超临界锅炉高温受热面氧化皮防治技术措施》，特制定本技术措施。 1、氧化皮形成及脱落原因 运行中，受热面钢材内表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发生氧化的结果。在570 ℃以下，生成的氧化膜是由Fe2O3和Fe3O4 组成，Fe2O3 和Fe3O4 都比较致密(尤其Fe3O4 ) ，因而可以保护钢材以免其进一步氧化（图1）。当超过570 ℃时，氧化膜由Fe2O3 、Fe3O4 、FeO共3层组成( FeO 在最内层) ，主要是由FeO 组成，因FeO致密性差，破坏了整个氧化膜的稳定性。 氧化膜剥落的两个必须同时具备的基础条件如下：1、厚度值是否达到临界值（随管材、温降幅度和速度等的不同而不同）；2、母材基体与氧化膜或氧化膜之间的应力（恒温生长应力或温降引起的热应力）是否达到临界值（与管材、氧化膜的特性、温降幅度和速度等有关）。这两个条件相互之间存在一定的影响，氧化层剥落的容许应力随氧化层厚度的增加而减小。 2、氧化皮剥落的危害 2.1.氧化皮堵塞管道，由于通流面积变小，蒸汽流量变小引起相应的受热面管璧 金属超温，最终导致机组强迫停机。 2.2.锅炉过热器﹑再热器﹑主蒸汽管道及再热蒸汽管道内剥落下来的氧化皮，是 坚硬的固体颗粒，严重损伤汽轮机通流部分高/中压级的喷嘴﹑动叶片及主汽阀﹑旁路阀等，导致汽轮机通流部分效率降低，损伤严重时甚至必须更换叶片。 2.3.检修周期缩短，维护费用上升。 2.4.为了减缓氧化皮剥落，采用降参数运行，牺牲了机组的效率。 上述各种情况导致机组运行的安全性﹑可靠性及经济性均大幅度降低。 3、控制氧化皮生成及剥落措施

超临界锅炉氧化皮生成与脱落的防控

超临界锅炉氧化皮生成与脱落的防控 发表时间：2018-05-14T15:45:00.637Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：郭志江[导读] 摘要：在当前进行超临界锅炉运行操作时锅炉钢结构易发生氧化作用生成铁氧化物在锅炉钢结构外边形成氧化皮，这些氧化皮积累后慧聪金属本体上剥脱，一旦流入受热面管道就可能堵塞管道引起爆管等等问题，本文就超临界锅炉氧化皮产生与脱落的原因进行了探讨，并提出了锅炉氧化皮生成与脱落的防控措施。 （内蒙古京能康巴什热电有限公司内蒙古鄂尔多斯市 017000）摘要：在当前进行超临界锅炉运行操作时锅炉钢结构易发生氧化作用生成铁氧化物在锅炉钢结构外边形成氧化皮，这些氧化皮积累后慧聪金属本体上剥脱，一旦流入受热面管道就可能堵塞管道引起爆管等等问题，本文就超临界锅炉氧化皮产生与脱落的原因进行了探讨，并提出了锅炉氧化皮生成与脱落的防控措施。 关键词：超临界；锅炉；氧化皮；生成与脱落；防控引言 超临界锅炉是指运行中锅炉内工质的压力超过临界值的锅炉，通常锅炉所用钢材在高温状态下较于发生氧化，氧化作用所形成的氧化皮对锅炉运行状态会产生影响，我们针对超临界锅炉进行氧化皮生成与脱落机制的了解后发现，锅炉结构温度差与启停操作不规范会造成锅炉氧化皮生成与脱落速度增快。 1锅炉氧化皮形成原因根据奥氏体不锈钢在超临界以上参数锅炉中的使用特性，其抗氧化性较弱，温度越高，高温氧化的速度就会越快，氧化高峰期到来得越早，在实际运行中越容易造成受热面氧化皮的大面积脱落堵塞爆管的事故。有的厂由于受热面运行超温，以及锅炉启停时温度升降过大，锅炉保养不好，不足10000小时就会发生氧化物大面积快速脱落并堵塞爆管的事故（国内机组高峰期最早的在2700小时左右）。超临界锅炉高温受热面采用马氏体钢、铁素体钢和奥氏体钢材料后，管道内壁在高温高压水蒸汽作用下生成氧化皮是不可避免的。氧化皮的主要成分是大量Fe3O4和少量Fe2O3。而铁氧化物Fe3O4与奥氏体不锈钢母材晶格形式、热膨胀系数之间有较大差异。运行中，管内壁产生氧化皮生长到一定厚度时，在机组启停过程中，在管道温度变化较大时，由于氧化皮与受热面热膨胀系数相差较大，氧化皮就很容易从金属本体剥落。当剥落物堆积到管排下部弯头部位时，将导致受热面管路堵塞而引发超温爆管；当剥落物随主蒸汽进入主汽阀会造成主汽阀卡涩；当剥落物进入汽轮机通流部分将发生固体颗粒冲蚀。防止氧化皮脱落对亚/超(超)临界机组安全、稳定、经济运行具有十分重要的意义。氧化皮产生的主要原因是高温氧化。其他原因为：锅炉长时间运行、汽水品质、运行操作习惯、锅炉构造及其他因素。 2氧化皮的脱落 2.1停炉时 因为不锈钢的线膨胀系数为2.1×10-5，氧化物的线膨胀系数为0.9×10-6，膨胀系数不同，氧化物脱落无法避免。由于不锈钢在运行时内壁已有大量的氧化物存在，不锈钢和氧化物的膨胀系数又相差较大，而在冷却时不锈钢收缩快，氧化物收缩慢，因此造成氧化物-挤碎-脱落-沉积。 2.2启炉时 由于不锈钢在运行时内壁已经有了大量的氧化物存在，在停炉时已经破碎，不锈钢和氧化物的膨胀系数相差较大，但不锈钢的膨胀速度快，氧化物的膨胀速度慢，氧化物破碎量小，一般不会造成氧化物的大面积脱落。氧化物脱落量小，一般不会造成堵塞爆管。 3防止氧化皮生成与剥落的具体措施 3.1控制受热面超温减缓氧化皮的生成 由于运行温度越高氧化皮的生长速度越快，并且运行温度超过某一临界值，氧化皮的生长呈现加速现象，因此通过控制受热面超温运行可有效减缓氧化皮的生成。通常锅炉厂提供的高温受热面金属报警温度是根据相应压力按照管材强度的计算值，而考虑管材高温氧化的问题较少，因此需要更保守的设置受热面金属报警温度来限制受热面出口的蒸汽温度。 3.1.1通过燃烧调整控制管壁超温 运行人员加强受热面金属管壁温度的监视。由于测量值为大包内壁温，炉内的实际壁温要在此基础上加30℃～50℃，若出现金属管壁温度报警，及时调整锅炉配风并降低主、再热蒸汽温度运行；若温度降至550℃后，金属管壁温度还是超限，则应申请调度降低机组负荷，直至金属管壁温度恢复正常，汇报设备管理员进行分析调整。 3.1.2减少炉膛出口烟温偏差 运行中可增加SOFA反切风门开度、利用两侧CCOFA风门开度偏置，进一步减小炉膛出口烟温偏差，防止分隔屏出口蒸汽温度偏差过大，必要时尽量降低火焰中心高度，减小高温受热面的“温压”(降低烟气和蒸汽温度差，保证相同蒸汽温度的条件下降低受热面的金属温度)。 3.1.3重点抓好管壁超温管理 适当降低壁温和蒸汽温度限定值。后屏出口壁温可控制在535℃，末级过热器和末级再热器壁温可控制在600℃。建议末级过热器和末级再热器出口蒸汽温度超过设计值5℃开始进行考核，至于后屏，考虑到设计计算与实际运行存在差异性，蒸汽温度考核限定值可适当放宽，建议超过设计值10℃开始进行考核。 3.2规范锅炉启动和停运操作 由于氧化皮的剥落影响因素复杂，既与氧化皮的厚度有关，也与受热面的温变速率有关，不同的材料和运行环境生成的氧化皮形态和结构也存在比较大的差异。在锅炉启动过程中尽量平稳的控制锅炉的温升，停炉后尽可能降低锅炉的降温速率，可有效缓解氧化皮在危险阶段的剥落。 3.2.1加强锅炉启动过程中的大流量冲洗 (1)机组达到冲车参数后稳定锅炉热负荷，利用机组高、低压旁路系统进行大流量冲洗。 (2)解除旁路系统自动，将低压旁路全开，高压旁路迅速全开至100％，冲洗5～10 min后再逐渐关闭高压旁路调节门至主汽压力8 MPa。重复操作5～10次。

氧化皮的形成机理

过热蒸汽管道内氧化膜的形成分为制造加工和运行后两个阶段。 过热蒸汽管道制造加工过程中氧化膜的形成是在570℃以上的高温制造条件下，由空气中的氧和金属结合形成的。该氧化膜分三层，由钢表面起向外依次为FeO﹑Fe3O4﹑Fe2O3。试验表明：与金属基体相连的FeO层结构疏松，晶格缺陷多，当温度低于570℃时结构不稳定，容易脱落，或在半脱落层部位发生腐蚀。因此，在新锅炉投产前，一定要对锅炉进行酸洗，全部去除制造加工时形成的易脱落氧化层，然后重新钝化，以利在机组运行时形成良好的氧化层。同时，在基建调试期间也可以考虑对过热器和再热器管道进行加氧吹扫，将易脱落的氧化层颗粒冲掉的同时加速形成坚固的氧化层，否则，在投运后会产生严重的氧化皮问题。 在450℃～570℃，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3和Fe3O4组成，Fe2O3和Fe3O4都比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。在570℃以上，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO三层组成，FeO在最内层，FeO是不致密的，破坏了整个氧化膜的稳定性，氧化膜易于脱落。因此，过热蒸汽管道内壁在运行后所形成的氧化膜可分为两种情况： (1) 如果在锅炉投运之前，通过严格的酸洗和吹管两个环节，将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，吹扫过程中或整机调试的初期，当锅炉运行在亚临界低参数工况下（此时温度不会超过570℃），使管道内壁形成致密的、不易脱落的氧化膜（由Fe2O3和Fe3O4组成，这

种氧化膜和金属的基体结合很牢固，只有在有腐蚀介质和应力条件下才会被破坏）。当日后机组运行于超临界工矿下，温度超过570℃时，这种氧化膜可以保护或减缓钢材的进一步氧化，同时自身也可以相对长期地保留。采用加氧运行，可加速形成上述氧化膜。 如果在锅炉投运之前，酸洗和吹管两个环节不过关，未将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，则投运后很难形成致密的﹑不易脱落的氧化膜。这种易脱落的氧化膜在机组投运后产生恶性循环：脱落→氧化→再脱落→再氧化，最终形成大量的氧化皮。 什么是氧化皮 超临界机组氧化皮问题，是具体管材在高温、特别是超温情况下，由水蒸气氧化生成氧化层，在达到一定厚度形成氧化皮后，主要由于快冷等原因造成大面积集中脱落，大量堆积使管内蒸汽流量减少或者中断，管内蒸汽冷却效果变差，导致再超温和短期过热爆管。 超温和快冷，不精确控制和不规范操作，是伴随氧化皮问题而存在的三包胎兄弟。 在机组停运时，尤其高负荷非停后，特别发生过超温后非停，客观又由于风机等原因造成锅炉快冷，则管内氧化皮会大面积集中脱落，就会发生局部堵管和再次启动发生短期超温爆管事故。

超超临界机组锅炉受热面氧化皮的危害和预防

超超临界机组锅炉受热面氧化皮的危害和预防 发表时间：2018-08-21T13:59:32.703Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：温鹏飞原利娜 [导读] 摘要：超超临界机组锅炉的后屏过热器和末级过热器管束内氧化皮问题，已经严重影响了机组的安全运行，国内外众多企业也投入了大量经费和技术人员对这个问题进行了深入的研究。 （国家电投集团河南电力有限公司平顶山发电分公司 467312） 摘要：超超临界机组锅炉的后屏过热器和末级过热器管束内氧化皮问题，已经严重影响了机组的安全运行，国内外众多企业也投入了大量经费和技术人员对这个问题进行了深入的研究。现代随着科技的发展，提出了超超临界火力发电机组，其机前的主、再蒸汽温度达到600℃/620℃，发电整机效率达到45%以上，发电机组的供电煤耗提高到了291g/kWh，经过长时间的实践比较超超临界的机组在经济效益上得到显著的提高，与此同时伴随着屏式过热器、末级过热器、再热器氧化皮问题日益严峻。造成两类安全性问题：第一类是氧化皮脱落后的物质堵塞流通蒸汽的管束导致被堵管束形成干烧造成超温爆管；第二类是氧化皮脱落物质经过主汽门和调节门的永久形滤网进入高速 旋转的汽轮机内对汽轮机叶片造成固体颗粒侵蚀。 关键词：超超临界；机组锅炉受热面氧化皮；危害和预防措施 引言 本文分析了超超临界锅炉炉水的高温氧化性，氧化皮产生的原因及聚集结垢、剥落后对锅炉水冷壁管及过热器管的危害，提出了做好预防及处理问题的方法，减少锅炉爆管，提高机组安全可靠性。 1氧化皮的危害 ①氧化皮脱落后因管内氧化皮堆积堵塞管道弯头，影响流量减少，导致长期局部过热，管束组织发生蠕变损伤，管材性能降低，引起过热爆管，如果在机组检修启动后又有氧化皮掉落，造成短期局部过热，导致管子胀粗泄漏。 ②管束内壁氧化皮如果在启动过程中或是在正常运行由于调整燃烧不当时蒸汽温度会大幅波动，氧化皮由于温差的存在使其集中脱落堆积，通流截面积急剧减小，造成管壁超温爆管。 ③金属管壁氧化反应后腐蚀会造成管的实际壁厚显著减少，这样管壁的承受能力会下降，增加运行危险因素。 ④氧化皮脱落后会跟随蒸汽的流动一起经过主汽门后再经滤网进入汽轮机，这其中会造成主汽门卡涩；进入汽轮机的氧化皮碎片等固体颗粒会造成汽机的剥削损坏。 ⑤氧化皮脱落会影响蒸汽品质，增加铁含量，严重影响锅炉和汽轮机的使用寿命。 2超超临界机组锅炉受热面氧化皮的形成原因 2.1金属的水蒸汽高温氧化原理 金属在高温水蒸汽环境中会失去电子发生强烈的氧化反应。尤其在水蒸汽温度高于４５０℃时，单质铁就会和水蒸汽发生化学反应，生成铁的氧化物。 运行中管束金属单质铁反应形成的氧化铁，其中的氧气来自水蒸汽高温解析出来的氧气，其反应平衡方程式如下： 由上面两个化学方程式可知，水蒸汽具有的氧化性强弱主要是生成物氧气的比值。水蒸气温度在６００℃下时，与氧化亚铁平衡的数值大约是７，与此对应的平衡氧分压约１０～２６个标准大气压。在实际运行过程中，锅炉的产汽量比较大，尤其是调峰机组不仅产汽量大，而且产汽量根据机组负荷会发生很大的变化。由于水蒸汽的流量大，生产的氢气会随着水蒸汽逃逸，促使反应方程（２）向右边进行发展，产生的氧气会增加，这样会促使铁发生氧化反应。从热力学方面分析，铁在高温的水蒸气环境下所发生的氧化反应是一个自发的过程，无法回避。 2.2铁素体类型的刚在水蒸汽中氧化 3缓减高温水蒸汽氧化和剥离的措施 3.1设计方面 3.1.2为避免脱落的氧化皮碎片大量堆积在受热面管束底部弯管弯头处，在设计弯曲处半径应选用大于3倍管子外径。 3.1.3设计中必须认识到煤质、机组负荷变化、燃烧不稳定等情况下减温水的投入正确方式，来预防屏过、末过、再热器的管内蒸汽温度和管壁金属温度的长期超温。 3.2运行、监控和检修方面 ①调整锅炉的燃烧工况稳定正常，避免主再蒸汽温度的频繁波动，尽量维持机组负荷稳定。加强运行管理，避免频繁启停操作、减少受热面的热冲击。 ②机组停机过程中，要严格控制燃烧率和蒸汽温降速率，并按照运行规程执行，防止较大的温度梯度变化带来氧化皮的脱落，打闸停