论超超临界机组SPE的综合治1a

1、论超超临界机组蒸气氧化及固体颗粒侵蚀的综合防治冯伟忠（上海外高桥第三发电有限责任公司， 上海 邮编200137）【摘要】：论述了超超临界机组所面临的突出威胁：管道的蒸汽侧氧化及汽轮机叶片的固体颗粒侵蚀（SPE）问题。并对其产生机理作了深入分析，指出这一问题牵涉到主设备选型，系统设计，安装调试，运行方式及控制理念等诸多环节，需进行全方位全过程的综合防治。通过锅炉的合理选材，选择塔式炉，配置大容量旁路，采用无调节级汽轮机及合理的进汽结构，对叶片作抗冲蚀处理，大幅降低热控保护的误动概率及锅炉强停次数，选择合理的启动和运行方式，慎用减温喷水等，能显著的降低锅炉蒸汽侧氧化及氧化皮脱落造成的危害，极大地缓

2、解汽轮机固体颗粒侵蚀问题。【关键词】：超超临界参数；蒸汽氧化；SPE；塔式锅炉；【中图分类号】：1、超超临界机组面临的主要威胁在各国科学家的不懈努力下，1990年代，随着材料技术的突破，火力发电机组蒸汽温度20多年在540/566的徘徊局面被终结，以蒸汽温度600为标志的超超临界火力发电技术已被广泛接受，目前，更高温度等级（700）的材料已在研发和试验中。以26MPa/600/600蒸汽参数及20冷却水温为参照，其系统循环效率可达4445%，与亚临界及超临界机组相比的优势明显。但是，伴随着超超临界发电技术的发展，特别是温度参数的提高，新的技术问题和矛盾也摆到了人们的面前。而这其中的一个会对机组

3、的安全和经济运行产生严重威胁的突出问题管道的蒸汽侧氧化及由此引起的汽轮机叶片固体颗粒侵蚀（SPE）需要引起业界的特别注意。由于这一问题牵涉到主设备选型、系统设计、安装调试、运行方式及控制理念等诸多环节，需要进行全方位和全过程的综合防治。图1 被固体颗粒侵蚀的叶片管道的蒸汽侧氧化及由此引起的汽轮机叶片固体颗粒侵蚀（SPE）也称硬质颗粒侵蚀（HPE）是超（超）临界机组面临的主要问题，并且压力和温度参数越高，这一问题越严重。该问题较多发生在锅炉启动阶段，因锅炉受热面受热冲击引起管子汽侧氧化铁剥离，剥离的氧化物根据其质量及形状的不同以及该处蒸汽动量的大小，或在管内沉积，或随蒸汽运动并形成固体颗粒，使汽

4、轮机调节级和高、中压缸第1级叶片产生侵蚀。另外，机组的长期低负荷运行也会出现SPE问题。沉积的氧化物会危及炉管运行的安全，严重的将导致主再热器管的爆破，而高速运动的氧化物产生的金属颗粒侵蚀会使汽轮机级效率迅速下降，甚至危及叶片的运行安全。美、日等国在这方面都有很多经验教训，许多超（超）临界大机组在投产若干年后，由于严重的SPE而不得不更换调节级和中压缸第1级动、静叶。如图1：目前，我国已有10台1000MW超超临界火电机组在建，其后还有一批超超临界机组项目待批。必须看到，我国在超临界技术方面的经验积累不多，而对于超超临界技术的认识还很有限，为少走弯路，需及早对发展超超临界技术可能伴生的问题进行

5、超前研究，采取针对性的措施，避免重蹈美、日等国在这一领域的教训。2、蒸汽氧化和固体颗粒的产生及后果2.1 蒸气氧化及固体颗粒的产生在高温环境下，水蒸汽管道内会出现水分子中的氧与金属元素发生氧化反应，俗称蒸汽氧化。当金属的工作温度570时，铁的氧化速率会大大增加。对于抗氧化性能良好的合金钢，因铬、硅、铝等合金元素的离子更容易氧化，会在管道表面形成结构致密的合金氧化膜并阻碍原子或离子的扩散，大大减缓氧化速率。不过，随着时间的推移，氧化层仍会逐渐增厚。当然，其氧化过程将按对数规律而逐步趋于收敛。对于同一种合金钢材，工质温度越高，相对应的管道温度越高，蒸汽氧化作用就越强。另外，管道的传热强度（热通量）

6、越高，管道的平均温度越高，其蒸汽氧化作用也越强。当蒸汽侧氧化层出现后，相当于管内结垢，这又提高了管壁的平均温度，从而又加速了蒸汽氧化。氧化层的热膨胀系数与母材不同，且因导热系数远比母材低。在锅炉的启动阶段，特别是锅炉带负荷跳闸后的重新启动，其受热面会受到较大的冷热冲击。在此阶段，管子内侧的氧化层较容易松动或脱落。图2 脱落的氧化皮有一定厚度的氧化皮脱落时一般呈片状（见图2），若能被蒸汽吹离，则会沿蒸汽流向运动并逐步加速。由于其单位质量远大于蒸汽，在管子弯头处蒸汽转向时，氧化皮在离心力的作用下会径直撞向管壁，产生变形或破碎，其比表面积增加并更易被加速，而后，在蒸汽的推动下沿内壁转向，到直管段后再

7、次被加速，直至撞向下一个转弯处。从过热器、再热器到汽轮机，脱落的氧化皮跟随着蒸汽，要经过很多次的转向。在此过程中不断的重复上述运动，反复被加速，撞击、变形和破碎。最终成为许多呈颗粒状的氧化金属。不过，脱落的氧化皮若较厚，在U型布置的过热器、再热器的向上管段内，蒸汽的动能有可能不足以克服其重力并将其冲出垂直段，则氧化皮会沉积于U型管的底部，从而增加该管段的阻力，造成此处的蒸汽流量下降，并使该段金属温度升高，氧化加速。在下一次启动或其他原因的冷热冲击时再次发生氧化皮脱落，并将更减少此处的蒸汽流量及其对管子的冷却能力，进一步加剧此处的恶性循环。严重的甚至会堵塞该段管子并导致爆管（见图3）。事实上，国

8、内外已出现了较多的此类案例。2.2 固体颗粒对汽轮机叶片的侵蚀图3 遭氧化皮阻塞的管子一般情况下，管内的蒸汽设计流速60m/s。蒸汽中所携带的金属颗粒的动能及对管道内壁的侵蚀较为有限。但当金属颗粒进入汽轮机的静叶后，流道内的蒸汽热能（焓）转换为速度能，出口流速可达甚至超过音速，导致金属颗粒被大大加速，其具有的动能可能对静叶出汽边和动叶产生严重的侵蚀。速度越高，侵蚀率越大，且侵蚀率与颗粒运动速度的3次方成正比。此外，侵蚀率亦与金属颗粒对叶片表面的入射角有关，研究表明，当入射角达2025时侵蚀率达最高值。从前述的分析可以看出，对于温度相等，管材相当的亚临界和超临界机组。在过热器或再热器内，蒸汽氧化

9、的产生和氧化皮的脱落以及演变为金属颗粒的条件类似。但从以往发生的金属颗粒侵蚀案例来看，相同温度参数的超临界机组的侵蚀问题远比亚临界机组严重得多。要回答这一问题，需从流体中颗粒的运动方程入手。根据流体力学，作用在物体（颗粒）上的总绕流阻力等于摩擦阻力与压差阻力之和，。工程中通常将两者合并计算，并用一个式子表示：（1）式中：CD与物体（颗粒）有关的绕流阻力系数，由实验确定； 流体密度； UL流体来流速度； UK与流体来流速度同向的颗粒运动速度；A垂直于流动方向上的物体投影面积而这FD恰为推动颗粒运动的加速力,故有： （2）式中：m颗粒质量； 颗粒运动加速度由式（2）可见，流动蒸汽对物体（颗粒）的加

10、速力与蒸汽的密度正相关，而蒸汽的密度与压力近似呈正比。当颗粒进入汽轮机叶片流道后，将被不断加速的蒸汽流加速直至撞向叶片壁面。显然，即使蒸汽流速、运动路程等其他物理条件相同，超临界机组金属颗粒最终的撞击速度也将明显高于亚临界，另外，对于带调节级的机组，超临界机组的调节级焓降，尤其是部分进汽方式下的焓降远高于亚临界机组，故超临界机组的喷嘴出口蒸汽流速亦远高于后者，由式（2）可知，蒸汽对颗粒的加速力亦与蒸汽与颗粒速度差的平方成正比，这必然导致超临界调节级出口的颗粒运动速度远高于亚临界，由于侵蚀率与颗粒运动速度呈三次方关系，超临界机组的侵蚀问题必然更为严重。3、蒸汽氧化及固体颗粒侵蚀的综合防治从前述对

11、蒸汽氧化，氧化皮的脱落及固体颗粒的产生、输运及最终造成对汽轮机叶片的侵蚀过程的分析可以看出，这一问题所牵涉的环节很多，因此，其防治工作应沿着产生这一问题的全部环节进行综合治理。总体思路为：在确保新机组的酸洗和冲管质量，彻底清除新材料的管内残留物及氧化层的前提下。1、应设法防止和减缓高温蒸汽金属氧化物的生成；2、对于已生成的金属氧化物，应避免其脱落；3、对于已脱落的金属氧化物，应尽快予以清除；4、对于未能清除的金属氧化物，应尽量减轻其对汽轮机叶片的破坏3.1 主设备选型锅炉首先是降低蒸汽氧化的速率，对于同一等级的蒸汽温度参数，应尽可能选用抗氧化性能好的材料，另外，对过热器和再热器的高温段管材内壁

12、喷丸或镀铬，也可减少汽侧蒸汽氧化。从以往的经验教训来看，这些措施对明显的减缓蒸汽侧氧化非常有效。对于这些措施，目前已不是技术问题而仅是成本和效益的权衡。另外，炉型的选择也至关重要。根据上述分析，针对氧化皮和固体颗粒的产生及输运的机理，应注重以下几个方面：.1 有利于减小传热偏差传热偏差的存在，导致部分区域的烟气温度显著高于平均烟温，提高了该区域的传热强度、壁温及管内蒸汽温度，这会明显加速管子的表面氧化，特别是管内的蒸汽氧化。因此，尽可能的减少锅炉高温受热面的传热偏差，是降低蒸汽氧化速率及固体颗粒的产生几率的重要举措。目前大型超超临界锅炉有两种炉型，一种是塔式锅炉，另一种为型炉。塔式炉的炉膛为正

13、方形，采用四角切园燃烧。而型炉的炉膛多呈1：2的矩形。有前后墙对冲及双四角切园两种燃烧方式。就传热偏差而言，塔式炉最小。这是因为其所有对流受热面均水平布置在炉膛上部。燃烧烟气在对流受热面中径直向上，其速度场及温度场分布均匀，不存在流场的不均匀造成的传热偏差。其切向燃烧方式在炉膛出口处（屏底）的烟气残余旋流在水平对流受热面的整流作用下迅速耗散。且残余旋流矢量与烟气的宏观速度矢量垂直，并不会造成屏间的不均匀传热。当然，尚未耗散的旋流会在单根管子的对称点产生局部较高的热通量，但布置在炉膛出口处的受热面为一级过热器，管内蒸汽温度相对较低，局部较高的热通量处的管壁温度相对而言并不高。对于切圆燃烧的型炉，

14、在炉膛出口处的烟气残余旋流会造成水平烟道烟速的左右不均匀，即使采用消旋措施及旋向相反的双炉膛，也只是降低不均匀程度而已。另外，其炉膛出口的烟气转折会造成水平烟道内烟速的上下不均匀，而进入尾部的烟气转折又会导致垂直烟道内烟速的前后不均匀。因此，其流场及温度场的不均匀必然造成较大的传热偏差及局部管壁温度偏高甚至超温。相对而言，对冲燃烧不存在炉膛出口处的烟气残余旋流而只有烟气转折，故其传热偏差小于切园燃烧的型炉。.2 有利于氧化皮及固体颗粒的输运对于超（超）临界锅炉，蒸汽氧化现象是难以回避的客观存在，只能延缓而不可避免。当氧化皮脱落及固体颗粒产生后，如何防止其滞留及尽可能的减少对汽轮机叶片的伤害是解

15、决问题的核心所在。对于布置有垂直过热器及再热器的型锅炉，在启动及低负荷阶段，低流量的蒸汽动量不足以将氧化铁剥离物及大的金属颗粒带出垂直管段，直到高负荷阶段，这些物体才可能被冲出，此时的蒸汽所携带的硬质颗粒具有最大的动能，对汽轮机叶片所产生的侵蚀性最大。而如果剥落的氧化皮在最高负荷时也不能被吹出，如前所指出，其后果是灾难性的。对于塔式炉，对流受热面水平布置，启动阶段产生的氧化铁剥离物及金属颗粒极易被蒸汽冲走，并被旁路系统直接送入凝汽器。若按德国规范，只有当凝结水合格，包括含铁量达标后才能冲转汽轮机，故SPE问题可被大大缓解。但是还存在一种可能，氧化层在受到冷热冲击后出现松动，但并未剥离，而直到高

16、负荷时才在高速的蒸汽流冲击下剥落并被蒸汽带离。若出现这种情况所产生的固体颗粒侵蚀问题，两种锅炉都不能避免。.3 应注意的薄弱环节塔式炉及型炉，都存在一个共同的氧化物及固体颗粒等的藏污纳垢之处，这就是各级过热器或再热汽的联箱。以出口联箱为例，分布于整个联箱的蛇形管接入口将蒸汽汇入联箱，汇聚的蒸汽又由接于联箱中间或两侧的蒸汽管送出，联箱内的流速处处不等，最低流速处的流速为零（见图4）。图示为两侧出汽的联箱，A、B为出汽端，显然，在联箱的中点o处的流速为零。同理，若中间为出汽口，两端则为零流速处。从蛇形管带出的氧化皮及固体颗粒等异物，在进入联箱后容易在低流速区滞留。在低流量时进入联箱的异物，只有靠近

17、A，B端高流速区的才能被吹走，随着负荷的升高，异物能被吹离的区域增大，因此，在高负荷阶段，塔式炉亦可能有异物吹出。图4 联箱内流速示意图不过，即使到最高流量，中间零流速点周围较低流速区内的滞留物仍不可能被全部带走，只有在特殊的扰动工况下，如主汽门的单侧关闭等，这部分异物才可能被吹离。而如果在低流速区堆积了较多的氧化皮，也会危及与此区域连接的管子的安全。这里尤其需要指出的是，如果过热器、再热器的高温段的材料的抗氧化性能较差，在经过较长的连续运行时间后，会在管子的蒸汽侧出现厚达100200m的氧化层，而一旦在启、停或其他特殊的工况下遇到较大的热冲击，其氧化层集中脱落而导致局部堆积，则即使是塔式炉，

18、也可能出现难以及时清除，甚至因此发生管子过热失效的情况，这样的案例在德国也曾出现，因此，材料的抗氧化性能更应引起充分的重视。从上述分析中可以看出，针对有利于减小传热偏差，降低氧化速率及有利于已剥落的氧化皮及固体颗粒的输运为出发点，在设备的选型上，塔式锅炉明显优于其他炉型。况且，水平布置的对流受热面及均匀的烟气流场还有着其他诸多的好处，故塔式布置应为超超临界锅炉的首选。当然，塔式炉虽能大大减缓固体颗粒问题，却仍不能彻底杜绝蒸汽氧化的发生及在高负荷时固体颗粒的输出。汽轮机固体颗粒对汽轮机叶片的侵蚀，首要的是固体颗粒所具有的速度，二是颗粒对叶片表面的入射角。颗粒在运动过程中，不断地要随蒸汽转向，每一

19、个转向必然造成固体颗粒对器壁的撞击并损失其动能，而其在转向后的直线运动中再次被蒸汽流逐渐加速直到下一次撞击。鉴于固体颗粒侵蚀主要发生在高、中压缸的第一级，故从抗侵蚀为出发点，第一级的喷嘴和动叶应选用耐侵蚀能力强的高温叶片材料及采用防固体颗粒侵蚀的保护镀层或涂层，或采用表面硬化处理等措施。在这方面，美、日等国已投入了较深入的研究并取得了较多的经验。.1 有利于降低蒸汽动能高、中压缸的第一级是防固体颗粒侵蚀的重点。而高压缸的第一级分为有调节级及无调节级两种。因调节级喷嘴采用分组方式，组间有间隔，其周向有效通流面积小于全周进汽的压力级，当调节级在部分进汽方式下运行时，两者进汽面积差别更大，且由于调节

20、级后的压力正比于负荷，在部分（进汽）负荷下的调节级压降及焓降远大于无调节级汽轮机的第一级，相应的，此时的调节级出口流速远高于后者。显然，无调节级的进汽方式极有利于降低汽轮机第一级的蒸汽流速及固体颗粒对叶片的侵蚀。另外，无调节级的机组采用滑压方式运行，当机组负荷从满负荷下降时主汽压力与负荷同比下降，蒸汽密度及对固体颗粒的携带力亦相应下降，这将更降低固体颗粒的侵蚀力。考虑到超临界汽轮机，滑压运行的无调节级机组在全负荷范围内的经济性优于有调节级机组，加上取消调节级后的其他诸多好处，无调节级汽轮机应为超超临界机组的首选。冲动式与反动式相比，反动式的静叶焓降及出口流速远低于冲动式，故反动式的固体颗粒问题

21、小于冲动式，加之高容积流量下的反动式级效率高于冲动式，故大容量的超超临界机组，反动式应为汽轮机的首选。3.1 .2.2 有利于固体颗粒动能的耗散固体颗粒进入汽轮机后，在经过主汽门及调门等环节时，必然在转向过程中到处碰壁，损失其动能。而其形成破坏能力的前提是被充分加速，这一过程主要是在静叶喷嘴及动叶流道中，随着流道中蒸汽焓的下降，热能转变成动能，速度不断增加，其携带的固体颗粒也相应被加速。通常的静叶和反动式动图5 喷嘴安装角改进示意叶流道，蒸汽边加速边转向，在出口处速度最高。但固体颗粒的质量较大，在离心力的作用下倾向于走直线，极易撞击至出汽边而导致其被侵蚀（见图1）。GE公司采用的解决方案是将喷

22、嘴倾斜一角度（见图5），使入口流速方向对着喷嘴中部。这使得固体颗粒在尚未加速到较高速度时就撞到了喷嘴凹侧壁面，而后在离心力的作用下贴壁前行。这可较大的缓解SPE问题，当然，喷嘴的中部仍会受到一定的表面侵蚀。另外，SIEMENS公司采用的结构更为独特，（如图6），高中压缸的第一级静叶斜置于90转向流道内，固体颗粒在进入进汽流道后，因惯性的原因必然直接撞向流道壁面而非静叶，并在离心力的作用下贴着流道的壁面前行。因此，静叶受到了较好的保护。而由于贴壁前行的固体颗粒动能很小，且走出转向流道后的运动迹线是指图6 转向流道抗SPE示意向动叶根部，故其对动叶的侵蚀力亦很小。由此可见，这种进汽结构是抗SPE的

23、较优方式。3.3 配置大容量旁路因锅炉氧化颗粒的输出不可避免，故应采取切实措施，尽可能不让其进入汽轮机。而最有效的途径就是通过旁路将氧化颗粒直接排入凝汽器。 旁路的容量配置对于百万级超（超）临界技术。由于地域及技术体系的不同，旁路系统的配置及运行方式有着很大差别。如在美国，一般都采用小于20%BMCR的小旁路，仅用于机组启动阶段。而在欧洲，基本上都采用100%的高压旁路+65100%的低压旁路，所起的作用也远不限于启动。事实上，虽然SPE问题一直是美、日等国挥之不去的梦魇，但却较少见到欧洲有这方面的报导。经分析，大容量旁路对减缓SPE问题亦功不可没。超临界锅炉通过带旁路启动，减缓启动过程中过热

24、器等蒸汽管道的温度变化，减少了氧化皮的剥离及固体颗粒的产生，同时把启动过程中产生的固体颗粒直接排入凝汽器。近年美国新建的带较大容量旁路系统的超临界机组，SPE问题已大为减轻。目前，由于竞争的充分和技术的成熟，进口旁路系统的价格已大为下降，1000MW超超临界机组100%高旁+65%低旁，价格不到工程总投资的0.25%。鉴于配置大容量旁路系统能获得取代锅炉安全门，缩短启动时间，实现机组的滑压跟踪溢流，停机不停炉及FCB等一系列好处，这种配置应为超（超）临界机组的首选。旁路启动运行方式按照SIEMENS超临界机组的启动规范，在基建调试的机组整组启动前，锅炉必须先带旁路启动，且热负荷达45%甚至更高

25、。经过数天甚至数星期的时间，直至汽水品质达到标准后才允许冲转汽轮机。即使在投产后，机组的每次冷态启动都必须先带旁路运行直至汽水品质合格。因冲转汽轮机时，凝结水的含铁量已合格，证明启动过程中产生的金属固体颗粒已被基本清除。这种启动规范对确保汽轮机叶片的安全极为有利。机组在经历了较长时间的运行后再启动，管内氧化物的剥离量可能较多，对于型锅炉，鉴于在低流量下不易将其清除，若配置了大容量旁路系统，可考虑在汽轮机启动前先进行一次高热负荷带旁路运行，且蒸汽动量要与锅炉满负荷时相当，尽可能将启动过程中产生的剥落物彻底清除，从而确保汽轮机的安全。当然，这会延长机组启动时间并增加燃料损失。3.4 减少锅炉的启停

26、从前述分析可知，SPE问题的起因，源于锅炉管道内的氧化皮在冷热变化过程中的脱落。而上述的炉型、机型的选择，大旁路的配置及各种抗SPE的措施等，都只能最大限度的缓解SPE问题，但不可能根除。而如果机组能长期在较稳定的负荷下运行，氧化皮脱落的概率就大为降低，这样，不管采用何种炉型或机型，配何旁路，一般不会出现明显的SPE问题。美国一电厂带基本负荷20年没有发生SPE问题，后来作两班制运行，一年多就出了问题。由此可见，对于超超临界机组，除了上述措施外，解决SPE最有效的方法，就是尽可能的减少锅炉汽水系统的冷热循环，减少锅炉的启停次数。 从设计原则着手即使是设备故障或保护动作，只要不是锅炉的原因，就应

27、该实行停线（路）不停电（FCB）；停电（发电机）不停机；停机不停炉。尽可能维持锅炉运行。当然，这牵涉到系统的设计和配置原则，旁路容量和给水泵及凝结水泵等设备容量的的选取，高加及除氧器运行方式的变化，相应控制方式的制定等多个方面，需要在设计阶段就予以考虑。外高桥二期900MW超临界机组，在调试阶段就已实现了这些功能，效果很好。 提高热控系统的可靠性现代大型机组，主、辅机的联锁、保护功能非常复杂及齐全。这对于确保机组的安全性很有效，但同时也对热控工作，包括热控专业设计、软件组态、系统安装、调试、运行、维护等提出了很高的要求。而我国在这些方面与欧、美、日等国存在着明显差距，特别是在安装接线差错率的控

28、制及调试质量上不尽人意，因此往往在调试、试运和投产后的相当一段时间内，机组MFT频频发生。纵观1990年代以来投产的大机组，从整组启动到投产后的一年内，机组的强迫停运次数一般在数十次到百多次。这种情况对于一般亚临界机组尚可，但对于超临界机组，定将产生明显的SPE问题。轻则会明显降低汽轮机的内效率，热耗率增加，效率达不到设计要求。重则危及锅炉及汽轮机调节级或高中压缸第一级的安全。我国已发生引进超临界锅炉过热器管被脱落的氧化皮堵塞而导致爆管的严重事例。对于超超临界机组，蒸汽温度高达600，锅炉及主，再热蒸汽管道的蒸汽氧化问题将更甚于以往540/566等级的机组。若频繁的发生MFT，必将危及锅炉的安

29、全并导致严重的SPE问题。因此，从基建起，就应充分重视热控联锁、保护的动作正确性问题，尽最大可能防止MFT误动。在外高桥电厂一期和二期工程中，在安装、调试阶段采取了一系列特殊的预控措施，已能有效地解决联锁保护的误动问题。外高桥一期(4300MW亚临界)的3号机组，投产后的半年试生产期的MFT为0，而4号机组，更创造了从机组整组启动直到投产后的半年试生产结束，MFT为0的空前纪录。二期工程(2900MW超临界)全部投产后的第一个迎峰度夏（05年）期间，就创造了连续运行无停机的业绩，获得了华东电网优胜的荣誉。这说明只要措施得当，工作到位，大型火电机组大幅减少调试及新投产期的MFT次数是可能的。外高

30、桥二期900MW的汽轮机性能试验热耗为7531.4kJ/kWh及7500.8kJ/kWh，远优于7602kJ/kWh的设计保证值，这种情况在以往新机组中很少出现。这除了得益于塔式炉、大容量旁路及SIEMENS整体交货的高、中压缸汽轮机、特殊的进汽结构及合理的启动方式外，较少的停炉次数也是重要的因素。至少说明在调试及投产的初期没有明显的SPE造成的汽轮机效率下降问题。并且在两台机组的设备条件相同的前提下，第二台比第一台机组的停炉次数明显减少，其汽轮机实际热耗相对更低的情况，间接说明了停炉次数对汽轮机效率的关联性。3.5 合理的运行方式 调节级运行方式由前述分析可知，对于带调节级的机组，当处于低负

31、荷状态，并采用部分进汽方式时，级焓降大大增加，其静叶出口流速远高于全周进汽方式，而根据式（2）进行的数学仿真表明，蒸汽中夹带的固体颗粒的运动速度大大增加。由于SPE问题与颗粒运动速度的3次方成正比，若长期以这种方式运行，即使很低的固体颗粒出现概率，亦能对叶片造成显著的侵蚀。因此，若不能避免较长时间的低负荷运行，则应采用全周进汽的运行方式。另外，新建机组在调试阶段，虽经酸洗及冲管，要彻底的清除管子内表面的氧化物还是困难的。有鉴于此，为缓解残余氧化物在机组投产后对汽轮机叶片的侵蚀，并控制由此导致的效率下降，对于带调节级的超超临界机组，考虑到在调试阶段的启停次数较多，除非调试需要，应尽量避免部分进汽

32、方式运行，而在机组投产后的的一段时间内宜采用单阀调节（全周进汽）方式运行，并且每次启动过程及稍后的一段时间，亦应禁止采用顺序阀调节（部分进汽）方式运行。 提高自动投入率大型超临界、超超临界机组，系统极其复杂，而各系统、各参数间的关联性强，惯性小。采用手动进行运行调节极不可靠。因此，必须彻底摒弃以往在亚临界中、小机组中形成的随意退出自动进行手操调节以及在扰动工况下进行人工干预的习惯。彻底树立起只有程控和自动才能确保安全启停和安全运行的观念。从机组的调试开始，就应对自动调节予以充分的重视，尽早的将各程控及自动调节系统投入运行并优化其性能，最大限度地防止操作不当造成的机组强停。 汽温调节方式超超临界

33、机组的金属温度安全余度较小，对汽温控制的要求很严，当出现蒸汽超温及温度的上升速率较大时，通常会采用喷水的方式控制汽温。但需引起注意的是每次喷水的过程，都是在相当于蒸汽通道的减温器内造成一次冷热循环的冲击，必然导致腔室内的氧化皮脱落。且喷水使用越频繁，所累积造成的SPE问题，包括过热器、再热器堵管的风险越大。作为对策，应注重采用调节煤水比及燃烧器摆角等手段来控制主蒸汽和再热汽温，尽可能减少喷水减温的使用概率和喷水量。当然，这对热控自动调节系统的调节质量提出了更高的要求，由于直流锅炉的燃烧、负荷、汽温控制等各系统间的强关联性，调试难度大。在新机组的调试阶段，就应充分重视各控制系统，特别是汽温调节系

34、统的调节质量，并通过各种扰动试验予以验证。另外，通过应用旁路系统的跟踪溢流方式，减缓锅炉的变负荷速率，对稳定汽温亦相当有效。3.5.4 防止MFT后过热器进水为提供机组MFT后旁路系统的用水及缩短锅炉再启动的时间，非给水系统故障导致的MFT，给水泵仍应维持一台运行，但其出口压力应控制在低于锅炉分离器压力一个值，确保不向锅炉进水。但是，万一出现控制系统出错，锅炉大量进水，特别是过热器进水，由于此时的高加已停用，除氧器压力也已大大降低，给水温度不到200，而此时的过热器等仍处于高温状态，这会造成严重的氧化皮脱落。国外的某400MW机组，曾发生这种问题。在锅炉跳闸后持续向锅炉供水约10分钟，造成严重的氧化皮脱落并导致局部堆积。在机组再启动后数小时便发生爆管。因此，热控系统应设置保护措施，万一出现停炉后锅炉进水，须立即联锁停泵。4、结论4.1 超临界机组，特别是超超临界机组，管道的蒸汽侧氧化及氧化皮脱落并由此引起的汽轮机叶片固体颗粒侵蚀（SPE）是危及机组安全和经济运行的特殊问题，应引起业界充分注意。4.2 锅炉，应尽可能选用抗氧化性能好的材料，另外，对过热器和再热器的高温段管材内壁喷丸或镀铬，也可减少汽侧蒸汽氧化。在炉型的选择上，应优先考虑塔式炉，以减少受热不均导致的局部高温及加速蒸汽氧化的风险，有利氧化皮脱落后的