（大唐长山热电厂 吉林松原 131109）
摘要：随着电力技术的不断发展，越来越多大容量、高参数的发电机组应用到电力系统中，超临界锅炉是主要的机型。在超临界锅炉运行过程中，高温受热面氧化皮的生成和脱落问题，会对锅炉设备本身产生严重的影响，如果处理不当，会引起锅炉传热恶化、汽轮机运行下降等问题，严重影响超临界锅炉的性能。文章就主要针对超临界锅炉氧化皮脱落原因以及预防措施进行简单的分析。
关键词：超临界锅炉；氧化皮；脱落；预防措施
随着我国电力建设的快速发展,火力发电机组逐步向大容量、高参数方向发展,超临界以及超超临界机组将成为我国火力发电的主力机组。随着机组参数的提高,金属氧化皮问题对锅炉、汽机安全运行的影响将更为突出。 由于蒸汽对钢材的氧化作用，锅炉过热器、再热器管内壁氧化皮的生长是不可避免的。超临界锅炉高温受热面氧化皮的生成和脱落是普遍存在的现象，如果没有对其给予足够的认识和重视，采取有效的预防措施，就会使锅炉炉管的母材在长期高温蒸汽下生成较厚的氧化皮，如果控制不当导致氧化皮脱落并在炉管内堆积，就容易使炉管发生爆裂，不仅影响锅炉设备的正常运行，造成一定的经济损失，甚至是人员伤亡，所以对超临界锅炉氧化皮脱落的问题进行研究是十分必要的。
1 锅炉氧化皮的脱落原因
超临界锅炉运行过程中，过热器和再热器管内长期在高温蒸汽的条件下，就会在管壁内形成氧化皮，并且附着在管壁上。由于氧化皮和母材膨胀系数不同，当氧化皮达到一定厚度，在炉管的温度发生较大变化时，氧化皮就会在炉管内发生剥落。随着锅炉运行时间的增加，高温运行环境的持续，氧化皮厚度不断增加，当达到临界厚度氧化皮就会大面积脱落，在炉管内堆积，严重时会堵塞炉管，造成炉管爆破。具体的说，锅炉氧化皮脱落的原因，主要与以下几个因素有关：
1.1 炉管材质
超临界锅炉炉管大多以合金为主，其中Cr的含量不同决定了不同炉管的耐热性和抗氧化性也存在较大的差异，如果在使用炉管时，需要根据不同的Cr含量要求安排不同的使用环境。如果没有根据炉管的使用环境进行合理的设计，就会使炉管在运行过程中发生温度过高、氧化过快等问题，加速氧化皮的生成，进而造成氧化皮脱落。
1.2 管壁温度
很多已经生成氧化皮或者氧化皮脱落的炉管仍然被应用，可能会导致炉管局部温度过高，加速氧化反应的发生，当炉内温度过高时，炉管的温度也会在短时间内持续升高，氧化皮的厚度也会随之增加，当达到一定厚度时便会脱落。国内外多年来对锅炉钢材研究表明，奥氏体不锈钢（TP347H）和T91钢的氧化速率分别遵循抛物线规律和二次抛物线规律，其氧化速率随温度升高和压力的增大而变快。钢材在550℃的氧化量较少，600℃时明显增快 650℃的氧化速率更快。随着氧化皮厚度的增加，迟早都会产生因氧化皮脱落而造成的爆管事故。
1.3 锅炉启停时形成的热应力
在锅炉启动和停止的过程中，炉内热负荷都会发生较大变化，受热面温度会随锅炉启动和停止，不断升高或下降，由于氧化皮和母材膨胀系数不同，如果温度变化过大，就会在炉管内氧化皮表面上产生较大的热应力，在热应力的作用下发生剥落，在过热器和再热器管内堆积、堵塞，造成锅炉超温，严重时发生爆破。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以一般在锅炉启停时会按规定控制金属管壁的温度变化速率，使炉管的温度在稳定的速率下上升或下降，减小母材与氧化皮之间的温差，避免产生较大的热应力，加速氧化皮的脱落。
2 超临界锅炉氧化皮脱落的预防
2.1 设计方面
锅炉氧化皮的生成与脱落与锅炉材质有密切的关系，所以在锅炉设计时应当考虑到材质的问题，应当采用晶粒度等级相对较高的钢材。我国国内的超临界锅炉受热面的材质一般使用的奥氏体不锈钢，这些钢材大多是国内企业生产，但是从钢材的材质方面来看，与进口钢材还存在着一些差距，因为我国国内生产的刚材在晶粒度等级方面始终没有达到国际水平，这使得锅炉的受热面更容易发生氧化皮脱落的问题。除了晶粒度等级，在锅炉的抗氧化性能和抗腐蚀性能方面也应当采用具有高标准的钢材。锅炉制造企业在钢材的选择方面，应当积极做好相应的试验和研究工作，并且积极引入国外先进技术，提高我国钢材质量，使其更加符合超临界锅炉的运行需要。另外，在锅炉制造过程中要加强对其质量的控制，对于锅炉制造工艺中的缺陷要严格控制，尤其是管壁厚度不均匀、焊接缝等问题必须在制造过程中有效控制，如果锅炉的制造工艺不高，在运行的过程中很容易产生偏差过大、局部温度过高、受热面受热不均匀等问题，而这些问题都是导致锅炉氧化皮快速生成和脱落的主要原因。总之，必须要从设计方面加强锅炉选材和制造质量控制，才能为锅炉的安全运行提供基础。
2.2 运行方面
超临界锅炉运行控制的过程中，需要注意以下几点问题：第一，要重视运行管理工作的开展。氧化皮的生成和脱落对锅炉及汽轮机运行会产生很大的危害，但并不是氧化皮生成之后马上就会影响锅炉运转，其具有一定的潜伏期，所以要通过日常的管理活动，掌握氧化皮的生成和脱落情况，并且对其脱落原因进行分析，采取有效的预防和控制策略，可以降低氧化皮脱落为锅炉运行带来的危害。第二，加强对锅炉汽水品质的监督。根据锅炉运行的要求，在启动之前需要使用除盐水，并且保证水质合格才能开启锅炉。所以，要对锅炉汽水品质进行严格监督，不合格的汽水应当禁止加入到机组内，只有合格的除盐水，才能达到减少锅炉内部熔盐沉积的目的，减少氧化皮的堆积。第三，严格控制锅炉启停过程中温度变化速度，避免温度大幅度变化，造成氧化皮剥落。第四，优化锅炉运行方式。为了保证锅炉的健康运行，要定期开展吹灰工作，确保锅炉受热面的清洁，可以减少由于局部烟温值过高而导致的氧化皮脱落问题。同时，要调整锅炉的煤质和氧量，保证燃煤的充分燃烧，可以保证受热面的均匀受热，不会由于局部温度过高而加速氧化皮的生成和脱落。另外，在锅炉运行中要对磨煤机运行方式搭配、二次风门开度进行合理的控制，避免炉内温度场分配不均，确保两侧的烟温偏差处在合理的范围内；对锅炉运行中的煤水比也要进行合理控制，尽可能不用减温水，只有合理的煤水比才能保证锅炉运行的稳定性；机组自动装置投入率、高加投入率要达到100%，电网进行调峰时，厂内机组间采用经济负荷调度，尽可能做到锅炉负荷、燃烧、蒸汽参数相对稳定。
2.3 检修方面
对于超临界锅炉氧化皮实施逢停必检。当锅炉停止后，必须对过热器和再热器进行氧化皮检查，重点对屏式过热器出口侧弯头、末级过热器中间弯头以及高温再热器出口侧弯头以及直管内变径、节流孔、弯头及焊缝处进行检查。当发现有氧化皮大量堆积的时候，应对直管段取样或通过内窥镜进行检查，测量脱落的氧化皮厚度，判断氧化皮生成来源和脱落原因，同时采取相应措施清除氧化皮，确保炉管内没有氧化皮堆积、堵塞，避免下次锅炉启动时受热面发生超温爆管事故。
3 结束语
综上所述，超临界机组锅炉经常处在高温运行环境下，机组负荷的频繁变化容易导致锅炉氧化皮的生成和脱落，对锅炉运行的安全性和稳定性产生严重影响，因而需要从设计、检修以及运行控制等几个方面采取有效的预防措施，对氧化皮的生成和脱落进行有效的控制，提高超临界锅炉运行的效率，促进其作用得充分发挥。
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论文作者:孙洪成
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：锅炉论文; 炉管论文; 超临界论文; 温度论文; 机组论文; 钢材论文; 过程中论文; 《电力设备》2017年第27期论文;