摘要：本文主要针对我司近年来在#5、6机组相继发生锅炉高温受热面氧化皮脱落堵塞受热面超温爆管事故进行分析，着重分析了氧化皮形成及脱落的机理，以及从锅炉运行层面如何防止氧化皮大量脱落提出了一定的控制措施。
宝二发电公司#5、6机组锅炉为上海锅炉厂SG-2066/25.4-M977型超临界参数、四角对冲同心正反切圆并辅助墙式燃烬风直流锅炉。近年来，由于锅炉受热面氧化皮脱落造成机组多次被迫停运。经公司组织技术力量进行分析，采取对策后，氧化皮问题得到缓解，取得了较好的成效。
关键词：氧化皮 脱落 预防 控制
一、氧化皮形成的机理
1、什么是氧化皮？
氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的产物，由Fe3O4、Fe2O3、FeO组成。其中FeO结构疏松，保护作用较弱，而Fe3O4、Fe2O3结构致密，有较好的保护性，尤其是Fe3O4可以保护钢材以免其进一步氧化。
氧化皮质脆，没有延伸性，在机械作用下和热加工作用下，很容易产生龟裂而脱离。氧化铁和氧化亚铁在水作用下生成氢氧化铁，使得氧化皮膨胀而龟裂，甚至脱落。
2、氧化皮形成的原因和条件
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。
氧化皮是高汽温参数带来的副产物。氧化皮的生成、生长速度以及脱落与温度及其变化水平密切相关。500℃以上，奥氏体钢就可以与水蒸气反应，生成氧化层，570℃以上时，氧化层中增加了FeO相，材料氧化速度加快，在600-620℃之间，金属氧化速度存在突变点，氧化层迅速增厚，氧化层达到一定厚度，运行条件变化时，容易导致氧化层脱落，成为氧化皮。
3、氧化皮脱落的机理
高温蒸汽管内壁生成氧化膜是个自然的过程，开始时氧化膜形成很快，一旦膜形成后氧化速度便减慢了。但随着运行时间的增加，在超温或温度、压力剧烈波动等情况下，由于管子母材和氧化膜不同的热膨胀能力，金属表面的氧化膜会产生裂纹，裂纹的存在使得基体金属直接暴露于氧化环境之中，加速了氧化的进程，氧化层也开始向双层、多层发展。
氧化层剥离有两个主要条件：一是多层氧化层达到一定厚度，二是温度变化频繁、幅度大、变化率高，基体与氧化膜或氧化膜层间应力达到或超过临界值。
4、氧化皮脱落的危害
1)氧化皮堵塞管道，引起相应的受热面管璧金属超温，最终导致机组强迫停运。
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)检修周期缩短，维护费用上升。
5)一些机组为了减缓氧化皮剥落，采用降参数运行，牺牲了机组的效率。
6)上述各种情况导致机组运行的安全性﹑可靠性及经济性下降。
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二、防止氧化皮脱落的控制策略
对于超临界机组来说，锅炉受热面的氧化皮生成是必然的，无法遏止，同时锅炉在运行中受到各种情况的扰动（如设备缺陷、变负荷、启、停机等），都有可能造成氧化皮的脱落，对于防止氧化皮脱落的主要控制策略如下：
1、防止超温运行，特别是热偏差较大管屏的个别管壁超温；
2、控制温度变化速度，特别是机组启动、停运期间温升、温降速度。
3、机组运行及启停过程中，应尽可能的减少出现反复、交变汽温波动所产生的交变应力。
4、机组停运后，防止出现快速冷却。
5、定期分析检查，逢停必检，及时发现清理。
三、锅炉启动过程中防止氧化皮脱落的技术措施
1、锅炉启动前准备严格控制上水温度，速度，确保水质合格。
2、锅炉点火后，应控制启动风烟系统启动及吹扫时间，不能造成锅炉受热面造成过度冷却。
3、锅炉在升温升压过程中，应严格按照各阶段的升温升压速度规定控制，并加强对金属壁温的监视。在高旁开度达一定开度时，可开启两侧泄压阀对过、再热汽管道进行3-5次吹管。若吹管过程中，发现各部金属壁温偏差有增大现象或部分受热面壁温明显上升时，应停止升温升压，待相关专业技术人员评估后，再决定锅炉是否继续升温升压。
4、在开、关旁路；启动、切换磨煤机；汽轮机冲转；发电机并网; 锅炉干湿态转换过程等应控制汽温汽压参数稳定。
5、当机组启动正常后，保持主、再汽温下限运行，尽量减少减温水的使用。
四、机组停机过程防止氧化皮脱落的技术措施
1、锅炉机组正常停机时，一般选择滑停方法。采用滑参数停炉时降负荷过程中控制主、再热蒸汽温度，各受热管壁温度的下降速率。
2、正常情况下，停机过程中，过、再热汽不使用减温水调节汽温，汽温下降主要靠燃料量的减少和烟气侧进行调整。锅炉MFT后应立即检查关闭过、再热器减温水电动门、调整门，主给水电动门，主给水旁路电动门；检查磨煤机全停，所有油枪供油电磁阀关闭，炉前油供回油电磁阀关闭，一次风机，密封风机全停，锅炉蒸汽吹灰停运。锅炉熄火后吹扫结束应立即停止风烟系统，关闭风烟系统各挡板，锅炉闷炉。
3、停炉后应采取抽负压余热烘干对受热面进行防腐。
五、机组正常运行中防止氧化皮
1、锅炉正常运行中，应保证燃烧稳定，同时使炉膛热负荷分配均匀，减少热偏差，保证锅炉运行各参数正常。保持燃料着火距离适中，火焰稳定且均匀的充满燃烧室，不直接冲刷水冷壁。同一标高燃烧的火焰中心应处于同一高度。控制一次风速，燃料的着火点应适中。
2、正常运行时，应对各受热面的壁温连续监视，对偏差大的测点重点监视，若同一受热面中任意两测点壁温偏差大于50℃，应由专业技术人员进行分析。
3、锅炉正常运行中应保证一、二次风配比适当，一次风管风速平衡，保证火焰中心位置不偏斜、不冲刷受热面，减小两侧烟温、汽温偏差。
4、锅炉正常运行时，主、再蒸汽温度应控制平稳，避免大幅度波波动，温差小于15℃，超过此范围立即采取措施调整。同时保证各段工质温度、壁温不超过规定值。
5、正常升、降负荷时控制负荷变化速率不超过规定值，控制各受热面温度波动在可控范围内。
6、正常运行时，燃烧调整作为主要调温手段，控制合理燃水比，过热器减温水应保持有一定的调节余地。
7、低负荷运行时，减温水的调节尤须谨慎，为防止引起水塞，喷水减温后蒸汽温度应确保过热度20℃以上；投用再热器事故减温水时，应防止低温再热器内积水，减温器后温度的过热亦应大于20℃。
8、在增、减负荷，启、停、切换制粉系统时，应针对汽温变化特性，做好提前干预，避免汽温大幅度波动。
9、严禁锅炉超温超负荷运行；
10、加强炉膛吹灰，定期清洁炉膛，改善受热面传热。
参考文献：
1.伍宇鹏，王伟，钟万里，等.火电厂锅炉受热面管氧化皮脱落事故原因分析[J].广东电力，2013（3）.
论文作者:赵宏刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
标签：锅炉论文; 机组论文; 温度论文; 蒸汽论文; 温水论文; 偏差论文; 速度论文; 《电力设备》2018年第18期论文;