（山西大唐国际临汾热电有限责任公司 山西省临汾市 041000）
摘要：为适应电网调峰需要，对机组调节响应提出更高要求，主要考验锅炉燃烧调整快速性，但同时也因锅炉燃烧调整滞后、煤质变化等因素会造成锅炉受热面超温，使受热面氧化皮脱落，堵塞受热面，造成过热爆管机率增加，影响机组的安全运行。
关键词：氧化皮；受热面；奥氏体；汽包炉；亚临界
1、概述
亚临界及以上压力锅炉受热面氧化皮脱落现暂时没有很好的材料来解决这个问题，主要原因在于热负荷变化大，造成温差幅度大，引起的热应力聚变，特别是机组启停阶段、发生MFT、RB等特殊工况，最容易发生氧化皮脱落。防止锅炉各壁面大幅度温差变化，引起的热应力聚变，所以尽量避免引起壁面温差大幅度变化的情况发生。
我公司两台锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造，锅炉型式为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、摆动式燃烧器、四角切圆燃烧、固态排渣、燃煤型汽包炉。
再热器由三个主要部分组成：末级再热器、屏式再热器、墙式辐射再热器。末级再热器位于水平烟道内，在水冷壁后墙悬吊管和水冷壁排管之间，一共60片，沿炉宽方向布置。再热器前屏位于后屏过热器和水冷壁悬吊管之间，一共30片，沿炉宽方向布置。墙式辐射再热器布置在水冷壁前墙和水冷壁侧墙靠近前墙的部分。过热器由六个主要部分组成：末级过热器、后屏过热器、分隔屏、立式低温过热器、水平式低温过热器、后烟道包墙和顶棚过热器。末级过热器位于水冷壁排管后方的水平烟道内，一共有90片，沿整个炉宽方向布置。后屏过热器位于炉膛上方折焰角前，一共20片，沿整个炉膛宽度布置。分隔屏位于炉膛上方，前墙水冷壁和后屏过热器之间，共四排，每排六片小屏布置，沿整个炉膛宽度布置。立式低温过热器位于尾部竖井烟道内，水平低温过热器上方，一共91片，沿炉宽方向布置。水平低温过热器位于尾部竖井烟道省煤器上方，一共91片，沿炉宽方向布置。后烟道包墙和顶棚过热器部分由侧墙、前墙、后墙及顶棚组成，形成垂直下行烟道。后烟道延伸包墙形成了一部分水平烟道。炉膛顶棚管形成了炉膛和水平烟道部分的顶棚。
机组小修时对部分受热面管样进行化验如下：
2、受热面氧化皮形成
从化学角度来讲，锅炉管内壁产生蒸汽氧化现象是必然的，铁与水反应，生成Fe（OH）2，饱和后，在一定温度范围转化为Fe3O4，Fe + H2O →Fe3O4 + H2（高温）此反应在铁表面进行，在表面形成Fe3O4.氧化膜，并随同有氢析出。当温度高于570℃，内部氧化物的分布为FeO、Fe2O3、Fe3O4，FeO与金属基体相结合不致密。氧化膜的生长速度与蒸汽压力有关，蒸汽压力低比压力高生长速度快，不同材质蒸汽侧氧化皮生长速度是不一样的。
在金属材质、压力一定的情况下，工质温度和运行时间对氧化皮生成起主导作用，一般运行时间和氧化皮生成速度基本呈线性关系，温度超过一定的限额，对氧化皮厚度的影响较为明显。在长期高温运行过程中，奥氏体不锈钢管子内壁在高温蒸汽的作用下会不断氧化从而形成连续的氧化皮，这种氧化产皮通常附着在管壁上。
3、氧化皮脱落危害
锅炉受热面上达到剥离条件的氧化皮开始逐渐剥离下来，堆积在锅炉过热器蛇形管受热面U型管底部，一旦没有被蒸汽携带走，会严重地危害设备安全。主要有：
1）氧化皮堵塞管道，引起相应的受热面管璧金属超温。
2）长期的氧化皮脱落，使管壁变薄，强度变差，直至爆管。
3）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。
4、预防措施：
4.1锅炉启动时主要为后屏管壁超温较为严重，主要原因为：蒸汽压力低，蓄热能力弱，未能吸收换热面传递热量。随机组汽压、负荷相匹配，逐渐开大汽机综合阀位。
1）锅炉启动中必须严格按照机组启动升温升压曲线进行，防止汽温大幅波动。锅炉升温、升压期间，温升速率应≤1℃/min，各金属壁温升温率≤1.5℃/min，主蒸汽升压速率≤0.04MPa/min。
2）机组启动过程中及时投入旁路尽早建立较大的启动蒸汽流量。对再热器进行过汽，力求将底部弯头堆积的氧化皮吹出，减少氧化皮沉积形成堵塞的可能性。
3）机组并网后应将机组综合阀位开度控制在25%、对应主汽压力5MPa左右，如主汽压力低压5MPa应适当降低阀位开度，汽机综合阀位开度以机组逆功率不动作、高排温度不高于427℃为原则，等待汽压升高后开启阀位，严禁在汽压低时仍开大阀位。
4）第二台磨煤机启动后，主蒸汽压力升高，调整综合阀位开度，逐渐升机组负荷。
5）锅炉启动过程中应通过增加燃料量、关小汽机综合阀位办法控制主蒸汽压力稳定升高，严禁追求多带负荷，随意开大汽机综合阀位。
6）锅炉启动过程中当后屏管壁温度高时应慎用过热器减温水，如必须使用减温水时，可适当投用过热器一级减温水，减温水投入后严禁大幅增减调整。
4.2、锅炉正常运行调整中后屏过热器最易超温，报警温度值为565℃。过热器一级减温器主要作用就是保证过热器后屏不超温，故一级减温器后温度应与负荷相匹配，确保后屏过热器不超温。过热器一级减温器后温度对再热汽温影响较大，适当提高一减后温度对再热汽温有利，但不可盲目提高一减后蒸汽温度造成后屏管壁超温；另外后屏过热器对炉膛出口温度和炉膛出口烟温偏差极为敏感，锅炉超负荷运行或炉膛出口温度控制过高也极易造成后屏过热器管壁超温，造成炉膛出口温度过高的原因主要有以下几方面：水冷壁积灰结焦、炉膛漏风量大（尤其是炉底漏风）、燃烧器摆角不当、磨煤机运行方式不合理、氧量过小造成燃烧阶段过长、送风量过大或负压过大使煤粉在炉膛内存留时间过短、配风不合理造成火焰偏斜、制粉系统缺角运行破坏了燃烧动力场等；应依实际情况进行分析，根据不同原因进行相应调整尽量减少管壁超温时间和超温幅度。末级再热器超温报警温度值为580℃，超温的主要原因有以下几个方面：冬季机组供热（五抽）抽汽量过大、锅炉热负荷过高、尾部烟道吹灰不及时、配风不合理造成烟气偏斜。运行中应加强末级再热器温度监视，考虑运行下层制粉系统，对上层燃尽风配风进行调整，减小炉膛烟温偏差，提高炉内氧量，联系燃料部及时进行配煤掺烧等方法。
4.3、停炉后措施
1）机组停运时，也要严格控制降温降压速率，锅炉停炉前应加入停炉保护液，以便下次启动是减少空冷岛冲洗时间。
2）停炉时需要吹扫5-10min再进行闷炉，减少强制通风次数，防止锅炉炉壁温大幅度快速冷却。
3）锅炉进行了水压试验、正常放水应进行放净，对锅炉进行余热负压抽湿。
4）停炉后有机会对受热面管进行抽样和对金属温度高的管屏割管检查，氧化皮沉积严重及时进行清理。
5）利用停炉机会对运行中频繁超温的区域进行检查，热工检查测温元件、维护检查积灰及管材情况。
5）受热面进行改造时，应根据不同区域受热面金属材料的温度场、烟气流场实际情况进行计算与比较选材。
结语
受热面氧化皮的产生、脱落到沉积是导致管壁频繁过热及爆管的主要原因，从运行方面要及时进行调整，掌握不同工况下燃烧调整方法，控制受热面壁温，严控锅炉启停过程中受热面热应力，从检修工艺上对于停炉后受热面做到“逢停必检”从而减少氧化皮产生，延长机组长周期运行。
参考文献：
[1]山西大唐国际临汾热电运行规程
[2]何诚 杨守伟 樊旭著 超临界锅炉高温过热器氧化皮脱落导致爆管原 因分析及对策 河北电力技术 第5期
论文作者:曹拴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/3
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 过热器论文; 蒸汽论文; 机组论文; 温度论文; 管壁论文; 《电力设备》2019年第1期论文;