摘要：随着锅炉运行时间的增加，锅炉容易出现受热面氧化皮剥落堵塞管道，造成超温爆管问题。为此，本文着重分析氧化皮产生和剥落的原因，制定了氧化皮预防措施。实施结果表明受热面的氧化皮厚度基本稳定，未出现氧化皮脱落导致爆管事故，其经验值得参考。
关键词：锅炉；氧化皮；剥落；爆管；预防
随着我厂锅炉使用时间的增加，且以往管壁超温造成锅炉受热面管内产生氧化皮，因氧化皮和钢管基材存在较大的膨胀系数差，在启、停炉及正常运行中汽温、汽压大幅度波动，都会造成氧化皮脱落、堆积堵塞受热面管，如检查清理不彻底，就会造成锅炉受热面大面积超温爆管。本文主要针对锅炉受热面氧化皮的形成和剥落原因进行分析以及重点对机组启、停机期间、正常运行阶段如何控制和预防氧化皮脱落的技术进行探讨。
1.氧化皮形成和剥落原因分析
因为铁的氧化物中存在FeO，而FeO是不致密的，因此破坏了整个氧化膜的稳定性，使氧化过程得以继续下去。此时，金属的抗氧化能力大大降低，铁与蒸汽直接发生化学反应生成Fe3O4。在氧化皮的形成过程中，管壁温度起着推动作用。
试验表明：与金属基体相连的FeO层，其结构疏松，晶格缺陷多，不稳定，会分解成Fe3O4和Fe，很易造成氧化层的脱落。随着机组运行时间的延长，氧化皮厚度增加。在锅炉启动、停炉或升降负荷过程中管子温度变化很大，由于母材和氧化膜的热膨胀能力不同，基体会对表面的氧化皮产生拉或压的作用，导致氧化膜开裂。钢材的热膨胀系数一般在（16～20）×10－6K－1，而氧化铁的热膨胀系数一般在9.1×10－6K－1。由于热膨胀系数的差异，多层氧化层达到一定厚度，加上温度发生剧烈或反复变化，氧化皮就很容易从金属本体剥离。具体如下：
（1）机组运行期间过热器管和再热器管表面氧化层会逐渐增厚。当管壁超温时过热器管和再热器管表面氧化层会迅速增厚，并由双层结构变成多层结构。
（2）不同材料的氧化层抗剥离能力有较大差别，因此材料的选用是否合理是氧化皮剥离的重要影响因素。
（3）机组在停机和启动时，以及负荷、温度和压力变化较大时产生较大的热应力。
（4）蒸汽管道汽侧氧化皮的生长与剥离与机组是否采用给水全挥发处理或给水加氧处理没有直接关联。
2.氧化皮生成预防
2.1 氧化皮预防措施
2.1.1 启动阶段
（1）锅炉在点火前应投入炉底加热，通过控制炉底加热进汽量控制汽包壁温升温率控制小于0.46℃/min.待汽包最低壁温达到100℃以上时，方可采用等离子点火。
（2）启动初期，锅炉总风量控制在35%~40%锅炉额定风量。A磨煤机等离子点火启动前，将AA层、AB层二次风开至100%，其余上层风关至最小冷却风量8%，A层周界风开至15%，点火过程中，必须控制给煤量，初期保持给煤量在6-10t／h，磨煤机风量控制在35---38T/h，磨煤机出口温度控制在70℃~80℃，一次风压控制在5.5~6.0 KPa。单台磨煤机运行时，炉膛氧量控制在10%-15%，以保证A磨煤机在等离子模式下燃烧充分，缩短燃烧时间，降低火焰中心，减少分隔屏、后屏过热器辐射换热。
（4）通过煤量严格控制锅炉点火后的升温、升压速度，点火初期，主汽压小于１MPa，主汽温温升率控制在小于0.46℃／min。主汽压大于１MPa后，锅炉升温率控制在不超过1.5℃／min，升压率控制在0.05-0.1MPa/min，升温升压过程中，控制炉膛出口烟温及左、右侧温差，在再热器未进汽前，炉膛出口烟温应小于540℃。
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（5）启动过程中加强冷、热态冲洗，严格控制冷态、热态上水、冲洗过程中的水质指标，在锅炉点火初期，全开顶棚管入口集箱疏水电动门、末过延伸侧墙处疏水门、末再延伸侧墙处疏水门、再热器入口疏水门、过热器5%启动疏水、过热器空气门，当锅炉汽包压力上升至0.5MPa后，开启高旁阀至15%，低旁及低旁减温水投自动，关闭顶棚管入口集箱疏水电动门、末过延伸侧墙处疏水门、末再延伸侧墙处疏水门、再热器入口疏水门、过热器5%启动疏水。
（6）启动阶段锅炉负荷10%以下禁止投运一、二级减温水，尽量通过燃烧、高旁阀的开度，控制启动过程中升温升压速率；锅炉负荷达10%以上，且一级减温水前蒸汽温度达380℃以上，一级减温水方可投入，通过调整一级减温水调阀控制后屏出口蒸汽温度在450-470℃之间，并且保证一级减温水后的蒸汽温度至少有50℃的过热度。
2.1.2 正常运行阶段
（1）机组正常运行阶段，要严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温运行，机组加、减负荷速率控制在3MW/ｍin以内，加强运行中锅炉氧量变化的监视与调整，当锅炉正常运行中，氧量大幅度变化，应及时分析原因进行处理，防止炉膛内风、粉失调，造成燃烧恶化，汽温巨变。
（2）手动调整减温水时，注意监视好减温器出口温度，保证减温器出口蒸汽温度有一定过热度，避免湿蒸汽及水雾直接冲刷管屏，导致管壁内氧化皮层破损甚至剥落。
（3）调整风烟系统运行稳定，两侧引风机出力均匀，两侧烟气温度偏差不超过50℃，保持屏式过热器、高温过热器和高温再热器汽温恒定，避免汽温大幅波动使氧化皮脱落。
（4）吹灰过程中，值班人员应依据汽温的变化趋势及时调整吹灰方式，尽量使用单吹，控制温度变化率大于5℃/ｍin，防止主、再热汽温异常波动。
（5）机组正常运行中，如出现断煤或跳磨，必须立即投入油枪稳燃，短时间无法恢复时，应立即启动备用磨煤机，维持燃料量、负荷、蒸汽流量相配备，控制主、再热汽温不发生大幅波动，温度变化率控制在5℃/ｍin以内。
2.1.3 停炉阶段
（1）停炉过程中，控制降负荷率速率3MW/min以内，主、再热汽温最大温降小于1.5℃／min，各受热面管壁温度变化率小于3℃/ｍin，主、再热汽压下降速率小于0.1MP/min，防止降温降压过快造成氧化皮快速脱落。
（2）停炉过程中，拉空煤仓时控制煤仓煤位，在即将拉空一个煤仓时，调整其他磨煤机煤量，最后一个煤仓拉空前，提前减小给煤机煤量，避免出现煤量变化大于10吨，造成燃烧突然变化，引起温度大幅波动。必要时投油缓解温度变化过大。
（3）停炉过程中，尽量控制较少的减温水投入，20%负荷以下，禁止使用减温水。当确认不再需要减温水控制汽温时，应尽快关闭减温水调门、电动门，防止阀门内漏，在停炉过程或者停炉后仍有冷水进入造成氧化皮剥落。
（4）锅炉MFT后，手动调节送风量在30%-40%MCR通风量吹扫炉膛5-10分钟后，关闭风烟系统各挡板闷炉。停炉后应严格按照集控主机运行规程规定进行冷却，严禁锅炉立即采用强制冷却，避免出现管壁急剧冷却，使受热面管壁内氧化皮大面积脱落。
3.结语
本文通过对氧化皮产生及剥落的原因进行分析，在采取一系列预防措施后，受热面的氧化皮氧化皮脱落事件基本得到解决，也未发生过氧化皮脱落导致爆管事故。这充分说明了上述预防措施是可行有效的，为减少和避免氧化皮出现、剥落致堵塞爆管提供了很好的借鉴。
参考文献：
[1] 薛森贤.超临界锅炉氧化皮剥落爆管原因分析及对策研究[D].华南理工大学，2010（6）
[2] 陈媛，王旭.超（超）临界锅炉氧化皮脱落原因分析及防治措施[J].华电技术，2013（1）.
论文作者:李开明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/25
标签：锅炉论文; 疏水论文; 温水论文; 温度论文; 管壁论文; 过程中论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2017年第13期论文;