大唐三门峡发电有限责任公司 河南省三门峡市 472100
摘要：本文以河南三门峡华阳电厂2010年与2012年#3、4锅炉发生的因氧化皮脱落导致管子短期过热爆管的事故为出发点，联合多家有相同问题困扰的电厂对氧化皮的生成原因，氧化皮对机组设备的影响，氧化皮的预防、控制治理等方面深入研究。
关键词：超临界；氧化皮；爆管；奥氏体
1引言
近年来，随着我国发电机组参数向超临界、超超临界参数发展，锅炉受热面管氧化皮剥落堵塞爆管问题已在很多电厂暴露出来，尤其是奥氏体不锈钢SA-213TP347H材质，氧化皮剥落堵塞管子导致的爆管问题日趋严重。大唐三门峡发电有限责任公司二期工程总装机容量为2×600MW，锅炉为HG－1900/25.4－YM4型一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生（Benson）直流锅炉。型式为单炉膛、平衡通风、尾部双烟道、全钢架悬吊结构、固态排渣，π型布置，燃烧器前后墙对称布置、对冲燃烧方式。
2氧化皮脱落原因
2.1氧化皮厚度
（1）氧化铁的膨胀系数一般在9.1×10-6/℃，奥氏体不锈钢的膨胀系数一般在16 ～ 20×10-6/℃，两者热膨胀系数差异较大。在锅炉运行或启、停机时受热面管子的温度变化，尤其是剧烈的温度变化时，氧化皮之间以及基材因受热应力而脱落。
（2）一般而言奥氏体不锈钢0.10mm，铬钼钢0.2～0.5mm，运行2～5万小时可达到。
2.2温度变化
高温运行工况下，实际运行中奥氏体不锈钢管氧化皮的生成和剥落是不可避免的，氧化皮在不断的生成和剥落。脱落速度取决于机组启停温度变化速率和氧化皮厚度。
3氧化皮的危害
3.1 氧化皮对锅炉的危害
首先剥离的氧化皮在U 型弯的底部停滞，由于机组启动时的蒸汽流量较小，无法将其带走。脱落的氧化皮不断的积聚，数量较多时，即便机组启动后有了较大的蒸汽流量，也很难对其产生扰动并带走，被堵塞的管子壁温会异常升高，严重时会造成短期超温爆管。锅炉停运冷却过程中，部分蒸汽凝结成水后积于过热器U 型管下部，淹没了剥落的氧化皮，随着U 型管底部积水逐渐的自然蒸发，氧化皮一层紧贴一层，聚积成核状，堵死了高温过热器流通截面。
3.2氧化皮对水质影响
氧化皮剥离会严重污染水汽品质。被高速蒸汽带出过热器和再热器的氧化皮剥离物颗粒，在汽轮机内撞击叶片和冲蚀以后，颗粒本身会破碎、变小、变细，并增加了一些叶片本身被冲蚀的产物，使水汽中铁含量增加，造成锅炉受热面沉积速率增加。
4氧化皮的防治
4.1从氧化皮形成机理出发的防治措施
4.1.1材质角度
1、关于防止TP347、T91材质超温的措施
（1）防止受热面超温运行期间要重点做好的几项工作：
锅炉启动、加减负荷时要缓慢平稳，煤粉细度要适当，两侧吸、送、一次风机特别是吸风机出力要尽量保持一致，防止烟气流场偏斜。
（2）防止受热面超温检修期间要重点做好的几项工作：
受热面、空气预热器积灰要彻底清理，检查屏式受热面布置是否均匀防止形成烟气走廊，如果屏式受热面管卡脱落管屏散开要及时进行处理，火嘴是否水平角度是否合适，定期要进行空气动力场试验、特别是火嘴更换后必须进行空气动力场试验。
（3）关于受热面壁温测点问题
A、常规情况下受热面温度测点布置个数已满足不了要求，要适当增加受热面特别是TP347、T91材质管屏的温度测点个数，并确保测量准确。
B、超温报警值的选择要恰当，一般情况下T91材质壁温报警值要控制在616℃以下。
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C、加强燃烧调整避免TP347、T91材质超温，要建立受热面超温的考核制度。
2、尽量避免TP347、T91材质内壁在高温强富氧的环境下长期运行
建议采用给水加氧技术的电厂，可以探讨逐步减少加氧或间断加氧的方法来减缓管材内壁氧化皮的生成（采用提高水质等方法来预防水冷壁结垢同时要定期割管检查垢量），以期管材内壁逐步形成致密的氧化层，从而弥补因时效短造成的不足。
4.1.2温度控制
正常运行时，氧化皮产生是不可避免的，但产生的速度与管壁温度有关，管壁温度越高，氧化皮产生的速度越快，因此，运行人员应严格控制受热面管壁温度不超温，由于管壁温度测点有限，运行人员还要控制好受热面出口蒸汽温度。
4.2防止氧化皮脱落控制措施
4.2.1启动过程中防止氧化皮脱落控制措施
1、严格控制升温升压速度过防止温变较快造成氧化皮加速剥落
通过前期投运油枪，再投入等离子，并控制入炉粉量等办法，严格按照机组升温控制曲线控制蒸汽温度。在机组冷态启动过程中温升速率控制不高于2℃/min。
2、旁路变压冲洗，将沉积的氧化皮冲走
机组冲转前，通过高、低旁阀门快速开关，对系统进行变压冲洗，吹扫初始压力为8.0MPa,终止压力4.5MPa，每次升炉过程中冲洗2到3次，吹扫期间应注意受热面管壁温度的控制。
3、低负荷阶段蒸汽流量小，尽量避免使用减温水，减温水会影响壁温的突变，增加氧化皮的剥落几率。
4、机组变流量冲洗，管内流速可以超过正常流速，带出部分堆积物。
在一定负荷下，通过快速增减负荷，对机组进行变流量冲洗3～5次。试验负荷约100MW,负荷变动率约3～5％MCR /min。
5、加强疏水的回收和排放管理，防止不合格的疏水进入主系统和前级系统产生的氧化皮进入后级系统。
机组启动期间严格进行冷态冲洗和热态冲洗水质指标的控制，冷态冲洗分离器排水水质电导率＜1us/cm，Fe＜100ppm前禁止锅炉点火；热态冲洗分离器排水Fe＜50ppm前禁止锅炉升温升压。
4.2.2机组正常运行防止氧化皮脱落控制措施
1、严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温运行，防止受热面快速生成氧化皮。
严格控制金属温度超过允许值，若通过降低蒸汽温度和运行方式调整以及蒸汽吹灰无效时应降低机组负荷；任何时候不允许蒸汽参数和受热面金属温度长时间超过允许值。
2、加强受热面的热偏差监视和调整，控制温度锅炉左右侧主蒸汽、再热蒸汽偏差在10℃左右。防止受热面局部长期超温运行。
4.2.3机组停机防止氧化皮脱落控制措施
1、机组正常停机要采用滑停方式，滑停过程中屏过、末过蒸汽温度的温度变化率不高于2℃/min
2、通过减燃料，调燃烧的办法降低负荷和温度，避免投用减温水.
3、机组正常停机或事故停机时，立即停止送、引风机运行并关闭炉膛进出口风系统挡板进行闷炉。保证管壁温度降至180℃以下，在开始检修工作。
5结论
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，在达到一定厚度情况下，主要由于壁温变化大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，导致再超温或短期过热爆管。超临界机组炉内管氧化皮问题，是防治锅炉四管泄漏的课题，在现有条件下，通过技术和管理的提高，或者通过必要的技术改造，可以防范和有效改善。
参考文献：
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[2]李振华,张仁海.600MW超临界锅炉受热面氧化皮生成原因分析及防治措施[J].河北电力技术,2015,34(a01).
[3]赵志军,杨召伟.600MW超临界锅炉氧化皮的预防与控制[C]//2015火力发电节能改造现状与发展趋势技术交流会.2015.
论文作者:王志军
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/19
标签：机组论文; 温度论文; 锅炉论文; 蒸汽论文; 管壁论文; 奥氏体论文; 超临界论文; 《科技新时代》2018年8期论文;