摘要：简述亚临界锅炉氧化皮的研究成果，分析氧化皮生成特点、危害及预防，主要针对运行中如何防止高温受热面氧化皮大量剥脱进行操作指导。
关键词：亚临界；锅炉；氧化皮；措施
1.氧化皮生成特点及其危害
氧化皮的生成机理
1929年，德国科学家Schikorr研究发现，金属可以在高温水蒸汽中发生氧化，氧化所消耗的氧来源于水蒸汽本身的结合氧。后来通过电子显微镜观察，进一步确定了铁和水蒸汽直接反应产生金属氧化物的事实，主要反应化学方程式为：
根据蒸汽侧的氧化反应原理和炉边腐蚀机理，较高的温度会导致炉管失效，约 10% 的电厂故障是由于蒸汽侧氧化皮的形成而导致炉管的蠕变断裂造成的[３]，随着运行时间的不断增加，氧化皮在管壁形成、生长并剥落，堵塞管道引起超温，冲蚀磨损汽轮机喷嘴、叶片、叶轮、阀门等，爆管事故屡见不鲜[４]，严重危害了电厂的安全运行[5]，造成了巨大的经济损失。
1.1氧化皮问题治理思路
1、升级材料
抗氧化能力主要取决于：材料的含Cr量，选用与受热面温度相适宜的材料。
2、安装阶段
严格把控现场焊接质量，避免管内焊瘤的存在；以及安装结束前对管内、集箱内部异物彻底清理，防止启动运行后，因管内工质通流面积减少而引起的管壁超温现象。吊装燃烧器前确认设备完好，各执行机构、挡板能自由摆动，无卡死、摆不到位等情况。吊装时需把燃烧器安装到设计位置，避免因火焰中心位置不正引起大面积、大幅度汽温偏差。
3、调试阶段
做好酸洗和吹管等启动调试工作。良好的吹管效果可以避免管内异物堵塞所引起锅炉运行时管壁的超温现象。做好冷态空气动力场试验，一次风调平符合要求，燃烧器摆角、风门挡板实际位置、就地指示、DCS显示三者一致，避免因火焰中心位置不正引起大面积、大幅度汽温偏差现象。
4、运行阶段
氧化皮生成与剥落不可避免，因此现实可行的运行方面治理技术路线为：
减缓生成→控制剥落→加强检查→及时清理
2.运行中防止氧化皮生成措施
2.1机组正常运行过程中注意事项
1、做好入炉煤的掺配惨烧工作。
a.燃料掺配应保持入炉煤煤质的稳定，煤质变化时及时通知集控运行做好燃烧调整，防止煤质突变造成超温。
b.加强煤仓煤位及除大块除杂物运行情况监视，防止因煤仓煤位过低或分离器堵塞造成锅炉燃烧扰动。
2、运行过程中加强各辅机运行情况监视及检查，特别注意磨煤机回粉管温度监视、锁气器动作情况及干除渣系统检查，避免辅机故障造成对锅炉燃烧的扰动。
3、升降负荷时适当控制机组升降负荷率，优先调整控制主再热蒸汽及管壁温度稳定。
4、为防止炉膛热负荷工况扰动造成受热面超温，运行中应以燃烧调整作为汽温主要调节手段，精细进行锅炉燃烧调整，尽量减小锅炉燃烧对受热面壁温的影响
5、调整减温水要平稳，避免用一、二级减温水大开大关来调节汽温，在安全的情况下适当开大过热器一级减温水调门关小或关闭二级减温水调门，尽量不投二级减温水。
6、加强燃烧调整，保持平稳运行，减小左右侧烟温、汽温偏差及各管间热偏差，减少超温条件及温度急变条件，防止受热面局部超温运行。
7、运行中加强受热面金属管壁温度的监视，出现金属管壁温度报警，应适当降低参数运行直到超温报警消失，若降低温度运行后金属温度仍超限，应适当降低机组负荷。
8、加强水冷壁区域吹灰，当值值长和值班员应根据锅炉减温水量、水冷壁积灰结焦情况、最近几天的吹灰记录和脱硝入口的烟气温度综合判断和决定具体要吹哪一层和投入吹灰器的多少。
9、锅炉本体吹灰前适当降低汽源压力，根据吹灰器进入后压力降低情况，再逐步提高吹灰汽源压力，短吹疏水温度达260℃、长吹疏水温度达300℃后方可开始吹灰，以尽量降低锅炉本体吹灰对高温受热面的影响。
10、在锅炉本体受热面吹灰，启停磨煤机和处理磨煤机故障和处理其它设备缺陷时注意超前控制汽温和壁温，防止超温，可采取降低蒸汽温度和限负荷运行方式。
11、在工业、采暖用汽投停及调整过程中要缓慢均匀，避免大幅操作对锅炉负荷及汽温扰动。
12、机组并网后，主再热蒸汽温度控制要求如下：
a.机组并网24h之内，主再热汽温按520℃控制。
b.机组并网1-2天内，主再热汽温按525℃控制。
c.机组并网3天内，主再热汽温按530℃控制，末级过热器壁温不允许超过555℃。
d.机组并网4-5天内，主再热汽温按535℃控制。
e.机组并网5天后，主再热汽温按537℃控制。
2.2、机组启动时注意事项
1、机组启动时根据汽轮机高压缸第一级金属温度或中压缸第一级静叶持环温度及厂家说明书确定合理的汽机冲转参数。
2、严格按运行规程规定进行锅炉上水，水质一定要满足运行规程的要求，控制给水流量30～60t/h；上水时间夏季不少于2h，冬季不少于4h。
3、锅炉点火时首先投入A层或B层大油枪进行暖炉，根据汽源情况投入一、二次风暖风器运行。磨煤机具备启动条件且充分暖磨后方可启动，如果磨煤机停运前未抽空必须提前缓慢吹扫粉管后再启动。
4、锅炉启动时及时开启后烟井下集箱疏水及5%启动旁路系统，避免过热器、再热器干烧造成的管壁超温，操作过种程中要缓慢，每开关一组后烟井下集箱疏水或5%启动旁路调门开度变化5%稳定2min。
5、机组冷态启动过程中严格控制温升速率：点火初期至30min：＜0.3℃/min；30min至达到汽机冲转参数：＜1.5℃/min。
6、机组启动到20%负荷之前，禁止使用二级减温水，减少高温过热器管壁温度的变化率；使用一级减温水时，每次减温水门的开度变化不大于5%，相邻两次的操作间隔时间不少于3min。
7、机组升温升压及升负荷期间，严密监视高温受热面管壁温度，管壁升温率异常不同步或管壁温度与蒸汽温度异常偏差时，暂停升温升压或升负荷。
8、当机组出力达到满负荷后，对锅炉进行一次全面吹灰，检查锅炉受热面金属温度不超温，偏差在允许范围内。
9、启动过程中管壁异常处理原则：
a.发现管壁温度异常升高（包括异常降低）时，稳定燃烧工况运行，停止升温升压；
b.受热面金属管壁温度出现报警，通过稳定燃烧工况运行无法消除异常时，降低燃料量或降负荷消除金属管壁温度报警；
c.若还是无法消除报警且存在上升趋势，申请停炉对超温管子进行检查处理。
2.3、机组停运时注意事项
1、合理控制降负荷率及降温速率。停运过程中屏过、高过和高再出口蒸汽温度的温度变化率不高于1℃/min，负荷下降率控制在2MW/min。
2、慎重使用减温水。机组负荷降至20%负荷时关闭二级减温水，只通过一级减温水调节主汽温度。
3、正常停机时，应杜绝大负荷停炉，应滑压停炉后进行闷炉冷却，延长滑压停炉时间，在保证汽机安全的前提下，尽量降低主汽压力，以减少氧化皮因温差脱落。锅炉熄火后炉膛通风5-10min后停止送、引风机运行，关闭风烟系统挡板。
4、锅炉停炉后，必须在锅炉停运24h后才能进行自然通风冷却，禁止启动风机强制通风。
5、停炉后根据汽包水位情况停运一台炉水泵运行，汽机侧主蒸汽母管疏水、左右两侧主汽门前疏水、高排逆止门后疏水、再热蒸汽母管疏水及左右两侧中主门前疏水在汽机打闸20min后关闭，其后根据锅炉壁温温降速率每2h开启疏水5-20min。
6、采用“热炉放水，余热烘干法”，汽包压力降到0.5-0.8MPa时，锅炉放水，确认无湿汽时，关闭所有放空气门和疏水门，锅炉仍保持密闭冷却。
7、机组由于故障紧急停机，锅炉点火前送引风机应保持最小出力运行，且运行时间不能超过20min。
8、如发生受热面泄漏，停炉后引风机运行时间不超过20min。
9、在机组检修中，联系维护对所有壁温测点进行检查，保证壁温测点可靠，使管子有超温时可以及时监测到。
总之，通过学习氧化皮相关研究成果，针对氧化皮生成特点，制定运行中防止氧化皮生成脱落的措施，在实际生成中，严格执行措施，经过近一年的运行观察，效果明显，至今机组未发生受热面爆管事故。
参考文献：
[1]黄兴德，周新雅，游喆，等．超（超）临界锅炉高温受热面蒸汽氧化皮的生长与剥落特性［J］．动力工程，2009（6）：602-608．
论文作者:陈晨,刘玉强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/18
标签：疏水论文; 管壁论文; 锅炉论文; 机组论文; 温度论文; 负荷论文; 温水论文; 《基层建设》2019年第5期论文;