超臨界鍋爐控制氧化皮的運行調整

本公司的兩臺哈爾濱鍋爐廠生產的超臨界直流鍋爐運行時間已超過五萬小時，已多次發生因氧化皮脫落造成鍋爐爆管事件，近期檢修時在末級過熱器彎管內，發現大量氧化皮堆積，有上百根管內的氧化皮堆積超過內管徑1/3，最多的達到1/2，嚴重威脅機組的安全運行。氧化皮生成原因概述：

（1）高溫環境下，水蒸汽管道內會出現水分子的氧與金屬元素反應，叫做蒸汽氧化，化學方程式如下：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑，Fe3O4+Fe→4FeO ，3FeO+H2O→Fe3O4+H2。當金屬溫度大于570℃時，鐵的氧化速度會成倍增加，超臨界機組的蒸汽溫度即在該溫度附近。

（2）氧化皮生成主要原因：管材選用、水質控制、運行控制等方面。

管材選用。主要是TP347H不銹鋼管容易在生成氧化皮后發生剝落，尤其是TP347H用在末過及末再管屏，選材裕度偏低，高溫再熱器出口聯箱及連接管選用的T/P91抗氧化許用溫度也較低。

水質控制。直流爐沒有排污，水質不合格，雜質將直接進入鍋爐高溫受熱面，直至進入汽機通流部分，而超臨界機組水汽的雜質變化更為復雜。

運行控制。鍋爐超溫是形成氧化皮最直接的原因，并且隨著鍋爐負荷變化，溫度變化，造成鍋爐受熱面上不是很致密的氧化皮的脫落，當不能隨著蒸汽帶走時，必將影響蒸汽的通流，進而加重管壁超溫，使氧化皮脫落更嚴重，最終造成受熱面爆管。

1  氧化皮防治主要原則

“減緩生成、控制剝落、逢停必查”是主要原則。具體措施：

1.1  做好氧化皮的定期檢測

在大中修期間，安排對過熱器和再熱器分別進行磁記憶、射線及超聲波的全面檢測，對堆積氧化皮的彎頭進行割管清理和更換，同時對管材進行壽命評估并及時更換氧化比較嚴重的管材。

1.2  機組啟動時按要求控制好升溫速度

防止超溫，盡量避免緊急停爐和停爐后快速冷卻，以防止氧化皮脫落。

1.3  采用汽輪機啟動旁路對氧化皮進行吹掃

在機組啟動初期，利用機組本身的高低旁路系統對鍋爐的過熱器、再熱器進行蒸汽吹管，通過監測凝結水中鐵含量的變化，判斷氧化皮脫落情況。

1.4  機組正常運行中嚴格按照規定的溫度標準控制受熱面蒸汽和金屬壁溫

嚴禁鍋爐超溫運行。

1.5  認真執行鍋爐停爐保養方案

防止過熱器和再熱器彎頭積水造成腐蝕。

2  啟動過程的控制

2.1  鍋爐冷態清洗

（1）除氧器出口水質含鐵量＜100μg/l時才能向鍋爐上水，鍋爐上水時應投運精處理混床。

（2）控制上水溫度與爐內厚壁金屬的溫差≯50℃。鍋爐上水時嚴格控制上水速度，上水流量不大于5%BMCR，夏季上水時間不少于2小時，冬季上水時間不小于3.5小時。

（3）爐水溫度在100℃左右，鍋爐開始冷態清洗。當儲水箱水質含鐵量＜200μg/l時，冷態開式清洗結束，啟動爐水循環泵開始鍋爐循環清洗；當省煤器入口水質含鐵量小于50μg/l、分離器出口水質含鐵量小于100μg/l時，鍋爐冷態清洗完成可進行點火操作。

2.2  鍋爐熱態清洗

（1）控制升溫升壓速率：汽水分離器溫度小于100℃時，控制汽水分離器升溫速率為1℃/min，大于100℃后至沖轉前，控制汽水分離器升溫速率為1.2℃/min，控制主、再汽溫升溫速度不大于1.5℃/min，升壓速率不大于0.15MPa/min。

（2）當汽水分離器進口溫度達到170-190℃，維持分離器壓力穩定，開始熱態清洗。當分離器排水SiO2≤30μg/l、Fe≤50μg/l，熱態清洗合格。

（3）鍋爐啟動點火初期，為防止噴水不能全部被蒸發而積在過熱器管內，不建議采用噴水減溫。一般情況下，鍋爐蒸發量大于10%BMCR，才能投入二級減溫水；蒸發量大于20%后，才能投入一級減溫水。減溫水調節應采用多次、小幅度的方法進行溫度的控制，同時經減溫器減溫后的蒸汽溫度應有20℃以上過熱度。

（4）啟動過程中要加強受熱面金屬管壁溫度的監視，控制金屬壁溫均勻上升；發現管壁溫度異常升高或降低時，應穩定工況運行，停止升溫升壓。機組啟動和并網帶負荷過程中受熱面金屬管壁溫度出現報警，通過燃燒調整無法消除時，應減少燃料量或機組負荷降低金屬管壁溫度。

3  過熱器、再熱器系統的氧化皮吹掃

進行過熱器、再熱器系統的吹掃可有效去除部分氧化皮。吹掃順序：再熱器吹掃→過熱器吹掃→再熱器吹掃。

（1）吹掃期間保持鍋爐熱負荷不變，注意高、低旁開度不得低于10%，控制爐膛出口煙溫探針溫度≯540℃，防止再熱器干燒；

（2）吹掃期間，密切監視汽水分離器水位及爐水泵進出口差壓的變化；

（3）監視受熱面管壁溫度及溫差變化情況，過熱器、再熱器吹掃時，每30min化驗一次汽水分離器和凝結水的鐵含量，密切關注變化情況。當凝結水澄清，鐵含量＜500mg/l，并且過熱器、再熱器受熱面管壁溫度偏差正常時，吹掃工作結束；

（4）吹掃過程要控制啟動分離器出口蒸汽溫度變化不大于56℃，同時保證高旁減溫后的蒸汽溫度至少有20℃的過熱度。

4  機組啟動后升負荷

（1）鍋爐在濕態與干態轉換區域運行時，應盡量縮短其運行時間，并注意保持燃料量和主汽壓力的穩定，以防止受熱面金屬溫度的大幅波動；

（2）監視凝泵入口濾網壓差、給水泵入口濾網差壓的變化，發現差壓增大時化驗凝汽器水質含鐵量以判斷氧化皮的脫落情況；

（3）機組并網到負荷升至300MW期間，機組負荷變化率≤3MW/min，升壓速率≤0.15MPa/min，溫升速率控制≤1.5℃/min；

（4）機組并網一周時間內，盡可能維持高負荷運行，以清掃管內殘存的氧化皮。主再熱汽溫可降溫運行一周（556℃）后按2℃/天升至566℃。降溫運行期間，末級過熱器、屏式過熱器、高溫再熱器管屏金屬溫度值不超過575℃，否則應進一步降低汽溫運行。

5  停運過程的控制

（1）鍋爐屏過、高過和高再出口蒸汽溫度的溫降率不超過1℃/min，壓降率不超過0.1MPa/min。停爐過程中加強對各受熱管壁溫度的監視，防止溫降過快產生或脫落氧化皮。

（2）鍋爐熄火吹掃完畢后及時停運送、引風機關閉所有風煙擋板、二次風擋板，鍋爐燜爐直至鍋爐放水。關閉機側主再熱蒸汽管道上的疏水門。燜爐72h后可轉自然通風冷卻。

（3）鍋爐自然冷卻過程，控制水冷壁金屬降溫速度≤0.25℃/min，鍋爐快冷期間，降溫速度≤0.5℃/min。

5  正常運行中的控制

5.1  汽溫和壁溫的控制

鍋爐正常運行中，爐側主再熱蒸汽溫度按曲線控制，各水冷壁垂直管出口管壁溫度＜430℃、末過出口管段管壁＜585℃、末再出口管段管壁＜595℃。由于受熱面可能存在較大熱偏差，受熱面蒸汽溫度的控制要根據金屬溫度，金屬溫度超溫要看情況降低蒸汽溫度。運行中發現受熱面管壁超溫，及時進行燃燒調整，采取燃燒調整無效時，應適當降低汽溫或降低負荷運行。

5.2  受熱面的熱偏差監視和調整

鍋爐運行中屏過出口蒸汽溫度左右偏差≤10℃，高過出口蒸汽溫度左右偏差≤20℃，再熱器出口蒸汽溫度左右偏差≤10℃。發現兩側汽溫、壁溫、煙溫偏差大時，檢查二次風擋板開度是否合適、引風機出力是否一致。出現汽溫偏低時，應加大上層磨煤機出力、增大風量，提高火焰中心。及時調整前后墻制粉系統出力平衡，特別是注意控制對沖兩臺磨煤機出口壓力接近，防止由于對沖壓力不平衡導致火焰刷墻，必要時可以開啟備用磨煤機個別出口門，進行通風干預。

5.3  按規定執行受熱面吹灰

6  結語

超臨界和超超臨界鍋爐的的氧化皮問題已嚴重威脅機組的可靠性和安全運行，在運行工作中要從機組啟動、運行、停運、保養的整個過程控制氧化皮的生成和脫落，以“減緩生成、控制剝落、逢停必查”為原則重點控制受熱面金屬壁溫變化速率和汽水品質的監測，減少氧化皮造成的危害。

本文來源：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html