mw超临界锅炉氧化皮

600MW超临界锅炉氧化皮生成及危害分析2014年02月12日1.氧化皮生成机理

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：

3Fe+4H2OFe3O4+4H2

2H2O=2H2+O2

铁素体钢和奥氏体不锈钢的蒸汽侧氧化皮微观结构形貌均为双层结构，外层为Fe3O4和少量Fe2O3，内层为（Fe,Cr)3O4

2.影响氧化皮生成的主要影响因素金属管壁温度和抗氧化性能管壁温度越高，氧化速度越快；抗氧化性能越好，氧化速度越慢。影响氧化皮脱落的主要因素1、线膨胀系数TP347H管为奥氏体不锈钢管，是粗精钢。其线膨胀系数为(1．7～1．9)×10－5℃－1

，而氧化物的线膨胀系数为9．1×10－5℃－1

金属与氧化皮之间的线膨胀系数相差越大，越易脱落。2、氧化皮厚度氧化皮越厚，导致其脱落的所需应力越小。管壁金属与氧化皮温差越大，应力越大。3、温度水平和变化率氧化皮在高温下生成，在稳态过程中，当温度偏离氧化皮生成温度时，氧化皮内就会产生热应力。在非稳态过程中，温度大幅波动还会使氧化膜产生较大的附加热应力。4、铁素体钢与奥氏体不锈钢的差异性分析奥氏体不锈钢的氧化皮生成速度较慢。奥氏体不锈钢的氧化皮更易于剥落。铁素体钢氧化皮厚度超过0.2mm、不锈钢氧化皮厚度超过0.1mm，即易于剥落。铁素体钢氧化皮剥落时内外层氧化物一起剥落，裸露出的金属基体在后继运行中还会快速氧化，导致氧化皮的周期性生长和剥落。奥氏体不锈钢蒸汽侧氧化皮剥落时主要是原生外层氧化物剥落，内层氧化物状态良好，能够起到阻止氧化皮进一步发展的作用。因此，在后继运行过程中剥落部位的氧化皮继续生长的速度缓慢．剥落部位在后续运行中长时间内不会再次发生剥落问题。TP347H奥氏体不锈钢的氧化皮剥落特点首次剥落时内层和外层厚度几乎相同，外层厚度达到0.04～0.05mm即趋于剥落。内层结构在10万h内几乎不会剥落。温度越高，发生集中剥落次数越多，首次出现时间越早。每次发生集中剥落后的安全运行时间逐渐延长。温度低于621℃，在2万h内发生第1次外层氧化皮集中剥落，6万h左右发生第2次，此后氧化皮集中剥落进入低发阶段。氧化皮生成剥落的危害

蒸汽侧或烟气侧的强制冷却产生大量脱落堆积，造成短期超温爆管。氧化皮的热阻效应，导致金属壁温和氧化皮厚度不断提高，最终造成超温运行、组织老化和氧化皮脱落风险加剧。热负荷和蒸汽温度越高，导致金属超温运行的临界氧化皮厚度越小。2014年1月7日我厂末级过热器爆管2014年1月21日我厂末级过热器爆管排汽装置磁性过滤器汽轮机固体颗粒侵蚀制造厂蒸汽参数（℃）材料入口烟温（℃）出口烟温（℃）平均烟温（℃）入口气温（℃）平均温升（℃)位置国华太仓上锅571569TP347T91T2396382289350863高再后华能太仓东锅571569TP3471115990105350368屏过后宝日希勒哈锅571569入口T91出口TP3471007958100751358屏过后扬州二厂哈锅543569T9111141020106749746屏过后其他电厂氧化皮情况简介

三大锅炉厂均根据高温过热器不同的工作烟温和蒸汽参数选用了不同抗蒸汽氧化等级的金属材料。但在主蒸汽温度为571℃的超临界锅炉上均发生了高温过热器氧化皮爆管。华能太仓电厂已发生2次TP347爆管，乌沙山电厂近期也已发生TP347爆管。防治锅炉氧化皮爆管的技术措施在现有材料水平下，超（超）临界锅炉的氧化皮生成与剥落不可避免，因此现实可行的治理技术路线为：减缓生成→控制剥落→加强检查→及时清理→及时换管与改造减缓生成：金属管壁温度控制、合理选材。控制剥落：温度、温度变化率、氧化皮与金属基体之间的温差加强检查、及时清理、及时换管：拍片检查堆积情况、氧化皮测厚、内窥镜检查脱落情况、割管清理，更换氧化皮厚度超标管段。及时改造：根据在太仓公司超临界锅炉氧化皮问题治理工作中形成的高温受热面选材原则，制定和实施改造方案，确保一个大修期内锅炉安全运行。防治锅炉氧化皮爆管的运行技术措施

——完善壁温测点基本原则高温过热器、高温再热器按布置方式考虑，对于半辐射式高温受热面（位于折焰角之上）沿宽度方向每隔2～3片屏至少装设一个壁温测点；对于对流式高温受热面（位于水平烟道）沿宽度方向每隔1m装设一个壁温测点，均装设在每屏壁温分布计算值最高的管子上。对于切圆燃烧方式锅炉，沿宽度方向靠近两侧墙约1/4处装设全屏壁温测点；对于对冲燃烧方式锅炉，在宽度方向的中部应装设2～3片全屏壁温测点。管屏最内圈管子如采用弯曲半径小于1倍管径的弯管，则应装设壁温测点。防治锅炉氧化皮爆管的运行技术措施

——控制启动期间的升温升压率值长联系储运部要求B、C原煤仓上3300cal/g以上的煤种；凝结水、除氧器水质合格。除氧器加热至150℃。加强水质监督。#1机组启动A电动给水泵（#2机组启动C电动给水泵），锅炉上水时间≥4小时，打开主再蒸汽启动外排疏水。锅炉冷态冲洗水质合格后，尽可能将水冷壁温提高至100℃，锅炉点火。启动B磨煤机，投入等离子小油枪。投入空预器连续吹灰，投入烟温探针。在升压开始阶段到汽机冲转前，控制炉水温升率≤1.0℃/min。在增加燃料量的过程中要注意监视贮水箱水位，在锅炉水冷壁汽水膨胀时要停止增加燃料量，待汽水膨胀结束，汽水分离器水位恢复正常后再增加燃料量，省煤器入口流量≥650t/h。控制各受热面温升率≤1.0℃/min。分离器压力0.2MPa时，关闭启动分离器排空气门，关闭过热器排空气门。再热器压力0.1MPa时，关闭再热器放空气门。过热汽压力1.0MPa时，关闭尾部烟道环形集箱疏水电动一、二次门，关闭中间隔墙下集箱疏水电动一、二次门，关闭低温再热器入口集箱疏水电动一、二次门。分离器出口压力0.8MPa、炉水温度170℃时，进行热态冲洗，控制分离器出口压力和温度稳定，总燃料量保持稳定，给水流量350～400t/h，控制炉水循环泵流量在600～650t/h，使省煤器入口流量达到1000t/h，锅炉热态冲洗，水质合格后方可继续升温升压。

B磨煤机煤量40t/h时，启动A磨煤机带初始煤量10t/h，同时将B磨煤机的煤量减少10t/h，保持总煤量不变。主汽压力3～4MPa时，投入高低旁运行。主汽压力达到6.0MPa时，保持各参数稳定，进行锅炉启动吹扫操作。锅炉吹扫结束后，汽轮机冲转。汽轮机冲转至2000rpm过程中保持各参数稳定，汽轮机中速暖机至并网期间，控制主汽温温升＜0.6℃/min。启动过程中机组负荷低于60MW禁止使用二级减温水，启动初期不要投用再热减温水。各减温水使用操作要平稳，温度控制要超前，避免突开突关减温水门使管壁急速降温和升温导致氧化皮集中脱落。机组并网后，启动C磨煤机，升负荷速率3MW/min。主汽温温升≤1.0℃/min。A侧热一次风温升高至260℃时，进行B磨煤机倒风操作。机组负荷300MW及以上正常运行时，尽量保持下层磨煤机运行，降低火焰中心。控制末级过热壁温＜575℃，尽量提高机侧主汽温度，确保机侧主汽温度＞530℃。降壁温时，严格控制主、再热汽温10min内≯30℃。正常运行中升降负荷率3MW/min，合理调整煤水比例，控制汽水分离器出口过热度，避免煤水比失调引起过热器、再热器短期超温。同时减温水使用要平稳，避免大幅开启或关小减温水导致主再热汽温大幅波动及过热器、再热器管壁温度剧变引起氧化皮脱落。防治锅炉氧化皮爆管的运行技术措施

——正常运行中的控制措施吹灰前必须充分疏水，避免蒸汽吹灰过程中蒸汽带水导致受热面急剧降温。正常运行中加强汽水品质监督。锅炉启动氧化皮冲洗技术措施

严格按照锅炉启动曲线升温升压；冲洗过程中对汽温造成的影响，不可用减温水进行控制，对温度变化速率的限制可适当放宽（＜3℃/min）。吹扫前参数：主汽压力6.5MPa，主汽温度380℃，高旁开度30％，再热汽压力控制在0.3～0.5MPa，再热汽温度360℃，背压控制17～23KPa。吹扫参数：1）过热器吹扫主汽压力6.5MPa、主汽温度380℃，

2）再热器吹扫再热汽压力2.0MPa,再热汽温360℃3）背压控制：20～28KPa3、冲洗方法：1）第一步：锅炉点火后，开启主汽管道、再热汽管道启动外排疏水，开启高旁入口电动门进行高旁管道预暖，开启高旁调节门1～3％，观察高旁后温度缓慢升高，在管道预暖期间严禁投入高旁减温水，高旁后温度升高至350℃投入高旁减温水，控制高旁后温度320～350℃，机组启动过程中注意监视高排逆止门前、后疏水罐水位高报警，若发现有水位高报警及时开启该疏水门，待水位高报警消失后，及时关闭该疏水门。2）第二步：冬季：待主汽压力至3～4MPa后，锅炉燃烧稳定，开启高、低旁空冷岛进汽，就地安排专人负责监视旁路振动情况，严格控制高压旁路减压阀后温度不大于350℃，严密监视高、低旁振动情况，若管道无振动，逐渐开启高压旁路至30%开度，保证再热器压力在0.5MPa以内，开启的过程中注意监视就地管道振动，以及空冷岛翅片回暖正常。发现管道振动过大及时关小高、低旁对管道进行充分预暖，翅片回暖缓慢，立即开启高旁增加进汽量，保证翅片回暖后不发生再次过冷现象。夏季：随着锅炉升温升压，逐渐开启高、低旁，直至参数满足锅炉吹扫条件。第三步：锅炉升温升压，最终达到各参数稳定：主汽压力6.5MPa，主汽温度380℃，高旁开度30％，再热汽压力控制在0.3～0.5MPa，再热汽温度360℃，背压控制20～28KPa。第四步：锅炉燃烧稳定，各参数达到要求后，溢流阀投入自动，将高旁开度从30％开度以5％/s速率开至60％，稳定后以同样的速率开至90％，待贮水箱水位稳定后，将高旁由90％关至20％（可分2～3次），待贮水箱水位稳定后，将高旁开度由20％迅速开启至90％，计时5min后，保持低压旁路在90%开度，将高压旁路从90%关至20%（可分2～3次），严密监视旁路系统及相关设备运行情况，计时5min（注意贮水箱水位情况），重新开始下次吹扫操作，反复操作4～5次。

注：高、低旁快速开启的过程中，注意高旁、低管道振动情况，若发现管道，停止旁路操作，待管道无振动后，在进行操作，注意监视高旁后温度，不得过高、过低，控制高旁后温度320～350℃，若高旁减温水自动跟踪不及时，解除自动，进行手动操作，控制高旁后温度。第五步：维持高压旁路80%开度，逐渐关小低压旁路（低压旁路开度不得小于30%，以维持空冷岛最小防冻流量）至再热汽压力2.0MPa，然后迅速开启A/B低旁至90%以上，保持2min，反复操作4～5次，进行冲洗，直至凝结水水质化验合格。注：吹管期间值长通知化验人员进行取样，具体要求：（1）、吹管前3小时、1小时，分别通知化验人员采取凝水、给水、主蒸汽水样，化验Fe。(2)、每次吹管操作结束后10min，化验人员采取凝水水样，化验Fe含量。(3)、最后一次吹管结束后，化验人员采取给水、主蒸汽水样，化验Fe、。(4)、吹管结束后1小时、3小时，分别采取凝水、给水、主蒸汽水样，化验Fe。6）第六步：过热器再热器吹扫结束后，维持主汽压力6.5MPa,开启左侧PCV阀2min进行吹扫，吹扫2次。4、注意事项：1）冲洗过程中分离器水位将有较大波动，当开启高旁门时，贮水箱水位将上升，此时通过溢流阀自动控制水位；当水位开始回落时，要立即加水，避免高旁开启后因蒸发量增大及关门时压力上升造成水位降低，高旁关闭后视水位情况要及时降低给水流量；2）锅炉煤量以保持压力稳定为准，可适当增减；3）冲洗过程中保持给水泵出口压力必须大于分离器压力，避免高压旁路关闭过程中，因压力上升而导致上不去水；4）冲洗过程中要控制主再汽温度不发生大幅度波动（＜3℃/min）；5）开启旁路冲洗时，保持旁路及主再热蒸汽管道疏水充分开启，暖管充分；6）冲洗过程中注意保持高压旁路减压阀后温度320～350℃，低旁后温度≯160℃，防止低压旁路闭锁；7）控制排汽装置水位在1400-1700mm之间（可将排汽装置水位高于1700mm闭锁低旁条件解除）；8），开启低压缸喷水、低旁减温水及低旁三级减温水，控制低旁后温度＜120℃；9）排汽装置及系统管道无振动，否则及时停止操作旁路操作或关小旁路；10）冲洗过程中及时调整给水流量稳定，注意保持汽温稳定；11）给水泵在增减勺管时，不要以5％的速率增减勺管，可通过1％的速率快速增减勺管；12）保证锅炉主给水压差4～5MPa；13）严密监视空冷岛凝结水、抽真空温度，发现温度低至35℃以下或下降速率过快，及时通过开启旁路增加进汽量；

14）在冲洗过程中注意监视贮水箱水位，防止贮水箱水位低炉循泵跳闸，可通过缓慢关闭高旁对此进行规避；15）机组启动前，保证废水池液位处于低液位；16）吹扫期间注意监视主再热启动外排注意风向无蒸汽吹至主变区域；17）启动初期，加强对贮水箱的溢流；18）在锅炉带压放水时，对放水电动门进行间隔半小时开关放水，加强炉水扰动；19）在汽机冲转后，转速至600rpm，稳定半小时，将主汽门前杂质吹出。锅炉启动冲洗的安全措施1、在冲洗过程中，给水量变化较大，应加强电动给水泵各运行参数的监视，特别是振动及轴承温度；同时加强排汽装置和除氧器水位变化的监视；2、开启高低压旁路时，注意监视排汽装置背压变化，投入两台真空泵运行，控制背压不超过30KPa，以高速混床不退出运行为原则；3、大流量冲洗过程中，加强监视末级过热器和末级再热器金属管壁温度的变化,发现温度波动大时停止大流量冲洗；4、在冲洗过程中注意监视汽机本体各参数，防止再热器压力高，盘车脱扣，转子被冲起，若发现转子被冲启后，再热汽压力＜0.5MPa，背压控制25～28KPa，转子停止运行后，盘车及时投入。防治锅炉氧化皮爆管的运行技术措施

——停炉的控制措施锅炉停炉降负荷速率≤3MW/min,主再热汽温下降速率≤1℃/min，注意主、再热汽温及锅炉金属壁温的监视和调整，避免降负荷速率过快引起汽温突变导致氧化皮集中脱落。停炉前2小时，将给水pH值调整至9.6～10.0。停炉过程中煤水比要适中，控制分离器出口过热度，逐步降低过热度，避免汽温突降或突升导致管壁金属温度变化引发氧化皮脱落。停炉过程中主要是以降低燃料为主要手段，减温水的使用要适当，避免在低负荷投用减温水，在整个停炉过程