超临界锅炉过热器氧化皮形成和剥落机理分析及预防措施
超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治

超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治超临界机组电站锅炉是目前较为常见和主要的电力发电设备之一,其运行过程中经常会出现氧化皮脱落的问题。
氧化皮的脱落会影响锅炉的正常运行,导致能效下降,甚至对设备的安全性产生严重威胁。
分析和防治超临界机组电站锅炉氧化皮脱落问题具有重要的理论和实践意义。
一、氧化皮脱落的原因1.1 温度梯度超临界机组锅炉工作过程中,受到高温高压蒸汽的冲击,锅炉管壁表面将产生较大的温度梯度。
不同部位的锅炉管壁温差过大,会导致金属材料产生不均匀的热应力,进而引发氧化皮层的脱落。
1.2 流体腐蚀蒸汽中的氧气和水分子会与金属表面发生反应,生成金属氧化物,形成氧化皮层。
当锅炉中腐蚀性物质较多时,会导致氧化皮层增厚和脱落,影响锅炉的热传导效果和安全性。
1.3 机械压力锅炉在运行过程中,受到蒸汽冲击和机械震动等力的作用,会产生机械压力。
当机械压力过大时,会使氧化皮层松动或脱落,需要及时修补和保养。
2.1 表面分析对锅炉管壁的氧化皮层进行表面分析,可以通过扫描电子显微镜等工具观察锅炉管壁表面的氧化皮脱落情况。
通过分析氧化皮的结构和形貌,可以判断其脱落的原因和程度,为防治提供依据。
2.2 金属温度分析对锅炉管壁的温度进行实时监测和记录,可以判断锅炉管壁温度梯度是否过大,从而引发氧化皮层的脱落。
合理调整锅炉的运行参数,降低温度梯度,可以有效减少氧化皮脱落的发生。
通过对锅炉内部金属材料和蒸汽的化学成分进行分析,可以判断蒸汽中是否存在腐蚀性物质。
并采取相应措施,如装置除氧器、水处理设备等,减少金属材料的氧化腐蚀,降低氧化皮层的脱落。
合理控制和调整超临界机组锅炉的运行参数,使锅炉管壁的温度梯度保持在一个合理的范围内。
可以通过增加锅炉管壁的保护层厚度、调整蒸汽流量等方式,减少锅炉管壁的温度应力和热应力,从而减少氧化皮层的脱落。
安装和使用除氧器、水处理设备等设施,减少锅炉腐蚀性物质的含量。
定期对锅炉内部进行清洗和维护,清除锅炉管壁表面的氧化皮层,及时修补和保养锅炉设备。
超(超)临界机组氧化皮生成、剥落机理与防治措施讲解

超(超)临界机组氧化皮生成、剥落机理与防治措施锅炉水/蒸汽流通系统中氧化皮的生成、剥落与沉积主要集中在炉前高压给水系统、水冷壁、过热器、再热器、主汽调门中。
氧化皮的生成、剥落与沉积受温度、压力、蒸汽参数(密度、离子积、介电常数、PH、氢电导率、阴离子含量、比电导率、氧化还原电位)、蒸汽溶氧量、蒸汽含铁量、蒸汽铬酸根含量等多种参数共同控制。
在锅炉不同位置氧化皮的生成、剥落、沉积机理不同,炉前高压给水系统和水冷壁中的氧化皮的沉积主要是流动加速腐蚀所致。
再热器、过热器与主汽调门中的氧化皮形成、剥落与沉积机理更加复杂,总的来说控制蒸汽含铁量、控制蒸汽氧化还原电位、降低蒸汽溶氧量有助于减少氧化皮的形成、剥落与沉积。
图1 电厂系统图一、生成、剥落与沉积原理1.1、氧化皮在炉前和水冷壁中的生成、剥落与沉积机理碳钢在水中不稳定,有腐蚀倾向,只有在钢表面形成稳定的氧化膜后,才能保持稳定。
在不同温度条件下,氧化膜的形成机制不同,其微观结构也不同。
在较低温度条件下形成的磁性铁氧化膜是多孔、疏松的。
在较低温度下,氧化膜的形成分为3步:第一步:Fe的氧化和H+的还原:Fe→Fe2++2e-;2H++2e-→H2;总反应为:Fe+2H2O→Fe2++2(OH-)+H2 (1)第二步:Fe2+和2(OH-)极易发生反应生成Fe(OH)2;Fe2++2(OH-)→Fe(OH)2 (2)第三步:Fe(OH)2被氧化生成Fe3O4;3Fe(OH)2→Fe3O4+4H2O+H2↑由式(1)可见,在较低温度下,氧化膜的形成需要有一定量的铁离子和氢氧根。
钢表面上的铁离子是由腐蚀过程扩散至表面的,而氢氧根则与水的PH值有关。
磁性氧化铁的形成通常受形成和溶解2个反应动力学控制。
任何条件的变化导致此动力学状态改变时,都会影响磁性氧化铁的稳定。
扩散系数和介电常数等因素会综合影响碳钢的腐蚀速率。
图2 给水系统管道腐蚀控制因素根据温度和压力的不同,碳钢表面可以分3个区域:第1个区域是磁性氧化铁稳定区;第2个区域是磁性氧化铁溶解区;第3个区域是磁性氧化铁沉积区。
超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治

超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治超临界机组电站锅炉是现代化的汽轮机发电装置,其关键部件之一即是锅炉。
锅炉的主要功能是将燃料的化学能转化为蒸汽能,并将蒸汽压力转化为机械能或电能。
在锅炉的运行过程中,由于锅炉进口水的含氧量、水质、水温等因素的影响,会产生氧化皮,影响锅炉的正常运行。
本文对氧化皮的形成原因、脱落的危害以及相应的防治措施进行分析。
一、氧化皮的形成原因在超临界机组电站锅炉运行中,锅炉的内壁与水接触,水中的氧气会与金属反应,产生一层氧化膜即氧化皮。
氧化皮生长速度受水中氧气浓度、水温、金属材料、水质等因素影响。
尤其是在高温高压条件下,氧化皮更容易产生和生长。
此外,由于水中掺杂有各种离子,如钙、镁、铁、铜等金属及其离子、硫酸盐、碳酸盐等化合物,在高温高压条件下,它们会沉积在锅炉内壁上,形成污垢和沉淀物,这也会引起氧化皮的生长。
二、氧化皮的危害1. 减小了热传递效率氧化皮的存在减小了锅炉的热传递效率。
经过氧化皮的内壁,热量需要穿过氧化层才能传递到水中,传热效率受到限制。
2. 降低了金属材料的强度氧化皮的形成不仅仅是一层膜,它还会继续生长,加速金属材料的老化、腐蚀和疲劳。
氧化皮层会加速金属材料的脆化、裂纹产生,降低材料强度,从而破坏锅炉的安全性能。
3. 影响水质氧化皮的流失和脱落会使得锅炉进口水中含氧量、金属杂质离子等因素发生变化,从而影响锅炉的水质的稳定性。
水质的不稳定对锅炉正常运行产生了负面影响,增加了锅炉的故障率和维护成本。
三、氧化皮的防治措施为了防止氧化皮的产生,需要对锅炉水质进行严格管理,排除水中氧气、二氧化碳等成分,同时要控制锅炉温度和压力,以减缓氧化皮的生成速度。
对于已经形成的氧化皮,需要定期进行清除和维护。
一般直接清除氧化皮是不可行的,需要了解氧化皮的性质和生长情况,采取适当的去氧化皮措施。
1. 喷水清洗法在锅炉运行时,通过器具喷洒水,实现对氧化皮的清洗。
但是,由于清洗时锅炉需要停机,影响发电量;此外,喷洒水会使得钢材的运动钝化层被冲掉,从而加速钢材的腐蚀速度。
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理

超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前国内外最先进、效率最高的一类锅炉,其高温受热面是其重要组成部分,但在运行中存在着氧化皮脱落的问题。
本文将围绕超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理展开探讨。
1.1 高温、高压条件下金属氧化皮的生成超超临界锅炉所采用的高温、高压条件将使得管壁表面产生一层难以消除的氧化皮,这层氧化皮不仅影响了传热效果,还降低了管道的使用寿命。
1.2 循环腐蚀在超超临界锅炉内部,受到循环腐蚀的影响,导致高温受热面的金属腐蚀加速,连接处的氧化皮更容易脱落。
1.3 操作不当在锅炉操作中,如水质不达标、操作参数设置不恰当等问题,也会导致高温受热面氧化皮脱落的现象。
2.1 降低传热效率高温受热面氧化皮的脱落,将直接导致传热效果的减弱,降低了锅炉的工作效率。
2.2 引发事故高温受热面氧化皮脱落会加剧锅炉的损坏,甚至引发爆炸事故,对设备和人员造成危害。
2.3 增加维护成本高温受热面氧化皮脱落不仅影响了设备的寿命,同时还增加了维护成本,对锅炉的正常运行造成了不利影响。
3.1 提高水质提高水质是预防高温受热面氧化皮脱落的有效途径。
采用优质纯水,配套水处理剂等方式,可以有效降低循环腐蚀的程度,减少氧化皮的生成。
定期检查和维护超超临界锅炉的高温受热面,及时发现和处理氧化皮脱落的问题,保证设备的正常运行。
3.3 选用高质量耐高温材料在超超临界锅炉的设计和制造过程中,应该选择优质的耐高温材料,提高高温受热面的抗氧化能力,延长设备的使用寿命。
3.4 控制操作参数在锅炉操作过程中,要合理控制操作参数,确保操作的稳定性和安全性,避免因为操作不当而引起高温受热面氧化皮脱落的问题。
3.5 加强监测与管理加强对超超临界锅炉的监测与管理,在运行过程中及时发现问题,采取有效措施进行处理,确保设备的正常运行。
四、结语超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落的问题是目前工业生产中比较普遍的问题,对设备运行和安全造成了不小的影响。
锅炉受热面氧化皮形成剥离机理分析及防范措施

锅炉受热面氧化皮形成剥离机理分析及防范措施近期机组检修发现,后屏过热器氧化皮有脱落严重,给机组运行和设备本身带来了极大的风险,由于锅炉受热面表面氧化层的形成与剥离,许多大机组曾发生过过热器和再热器管的堵塞爆管,主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题,造成了机组可用率的降低和经济损失。
下面就从氧化皮的形成、氧化皮脱落的原因以及氧化皮的控制措施予以介绍。
二、锅炉简介本锅炉是与600MW四缸四排汽、单轴、凝汽式、中间再热汽轮机配套的亚临界一次中间再热控制循环汽包炉。
锅炉采用单炉膛∏型露天布置,全钢架悬吊结构,固态排渣。
炉膛上部布置了分隔屏过热器,后屏过热器及屏式再热器,前墙与两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。
水平烟道深度为8548 mm,整个水平烟道由水冷壁管延伸部分和后烟井过热器管延伸部分包覆。
内部布置有末级再热器和末级过热器。
后烟井深度12768 mm,布置了低温过热器和省煤器。
三、氧化皮形成的原因从热力学角度讲,锅炉管内壁产生蒸汽氧化现象是必然的,因为Fe与水反应生成Fe(OH)3,饱和后,在一定范围转化为Fe3O4Fe+H2O---- Fe3O4+H2此反应在铁表面进行,在表面形成Fe3O4氧化膜,并随同有氢析出,氧化膜的生成遵循塔曼法则:d2=Kt(d为氧化皮的厚度,K为与温度有关的塔曼系数,t为时间),氧化膜的生长与温度和时间有关。
蒸汽侧氧化皮尽管是在运行中产生并不断增厚,但在正常运行中并不大量剥落,其剥落原因主要归咎于机组启停或温度大幅度波动,所产生的温差热应力。
因此机组启停工艺控制非常关键,经验说明,氧化皮剥落特别容易发生在机组停运后再启动时发生。
长期高温运行过程中,奥氏体不锈钢过热器和再热器管子内壁在高温蒸汽作用下会不断氧化从而生成连续的氧化皮,这种氧化皮通常附着在管壁上,在运行中不断增厚并不剥落,由于氧化皮的膨胀系数和奥氏体钢相比差别很大,温度变化时,二者热胀冷缩变形很不协调,就会在其间产生很大的热应力,当氧化皮厚度很薄时其变形协调能力相对较好,粘贴在金属表面的柔弱氧化膜能够随着基体金属的热胀冷缩而协调变形,即使局部产生显微裂纹也不会脱落,但随着金属表面氧化皮厚度的增加,硬而脆的氧化皮变形协调能力不断变差,从而导致其间的温差热应力逐渐变大。
超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治

超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治随着我国经济的快速发展,能源需求不断增长,因此电力行业的发展也越来越迅速。
超临界机组电站作为电力行业中的重要组成部分,具有效率高、环保性好的特点,成为了电力行业的主流。
随着超临界机组电站的使用,也出现了一些新的问题,其中之一就是锅炉氧化皮脱落。
一、锅炉氧化皮脱落的原因1.1 高温高压环境引起材料老化超临界机组电站锅炉工作环境为高温高压环境,长期处于这种严苛的工作条件下,锅炉材料容易出现老化现象,从而导致氧化皮脱落。
1.2 运行过程中的热膨胀冷收缩引起氧化皮裂纹在超临界机组电站锅炉的运行过程中,材料受到热膨胀和冷收缩的影响,容易产生应力,从而导致氧化皮的裂纹,最终导致氧化皮脱落。
1.3 操作与维护不当如果超临界机组电站锅炉的操作与维护不当,例如渣岩阳架不密合,给锅炉部件表面造成损伤、温度过高或者过低等,都会引起氧化皮脱落。
以上几点就是导致超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的主要原因,下面将结合这些原因,分析氧化皮脱落的危害和防治措施。
2.1 对锅炉安全运行产生影响锅炉是超临界机组电站的核心设备之一,氧化皮脱落会严重影响到锅炉的安全运行,一旦脱落的氧化皮进入锅炉水循环系统中,易堵塞水循环系统,导致锅炉的透水性下降,严重时会引发锅炉爆炸事故,对人员和设备造成严重威胁。
2.2 降低锅炉的使用寿命氧化皮脱落会严重影响锅炉的使用寿命,因为氧化皮脱落后,锅炉的材料会遭受腐蚀,从而大大降低了锅炉的使用寿命,增加了维护和更换成本。
2.3 增加维护成本锅炉氧化皮脱落后,需要增加对锅炉的维护工作,加大了维护的工作量,增加了维护成本。
锅炉氧化皮脱落对超临界机组电站的安全运行和经济效益都产生了严重的危害,所以需要采取相应的防治措施。
三、防治措施3.1 提高材料的抗氧化能力为了防止氧化皮的脱落,首先需要提高锅炉材料的抗氧化能力。
选择具有抗氧化性能好的材料,采取合理的工艺制作锅炉,能够减少氧化皮脱落的可能性。
超超临界锅炉氧化皮的产生和防治

超超临界锅炉氧化皮的产生和防治随着机组容量越来越大,蒸汽参数越来越高,金属在高温环境下不断产生氧化皮。
并伴随氧化皮剥落堆积,造成管壁超温并最终导致锅炉四管爆漏事故。
因此氧化皮的产生和剥落是影响机组安全稳定运行因素之一。
一、氧化皮生成的原因由于高温高压蒸汽具有氧化性,从400℃以上开始具有较强氧化性,500℃-700℃具有最强氧化性,600℃以上氧化速度加快。
500℃以上,奥氏体钢就与水蒸汽发生反应生产氧化层,570℃以上,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。
氧化皮是高汽温参数带来的副产物。
氧化皮基本是双层结构,内外层厚度相当,外层主要是疏松结构的Fe3O4,内层为致密结构的(FeCr)3O4,其中Cr含量随金属不同而不同。
奥氏体钢只脱落外层氧化皮,内层不易脱落。
铁素体钢内外两层都易脱落,管壁内部运行一段时间容易形成新的氧化皮,造成反复的形成和反复的脱落。
在机组实际运行过程中,锅炉高温过热器、高温再热器长期处于高温状态下,管壁出现短时超温是比较常见现象。
在长时超温和短时超温情况下,管材抗氧化能力大大降低。
加快氧化皮的生产和发展。
二、氧化皮的危害氧化皮的产生和剥落对机组运行的危害:(1)氧化皮剥落阻碍管内蒸汽流动,使壁温大幅升高,金属蠕变胀粗,造成锅炉受热面管壁超温爆管。
(2)氧化皮的绝热作用引起受热面管金属壁温上升,影响管材寿命。
(3)氧化皮对汽轮机产生固体颗粒侵蚀,造成调门、喷嘴和叶片侵蚀损坏。
(4)氧化皮产生容易造成主汽门卡涩,机组停运造成主汽门关闭不严,威胁机组安全运行。
(5)氧化皮剥落容易堵塞疏水管,威胁机组安全运行。
(6)氧化皮剥落造成汽水污染,严重影响汽水品质。
三、氧化皮剥离的原因、条件及机理(1)原因:由于氧化皮的膨胀系数与碳钢和低合金钢接近,但是奥氏体钢的膨胀系数要比氧化皮大很多,大幅度的温度变化将导致金属内应力增大而使氧化皮剥离。
锅炉受热面氧化皮的形成、剥落及预防机理研究综述

锅炉受热面氧化皮的形成、剥落及预防机理研究综述发布时间:2021-04-25T14:03:00.990Z 来源:《中国电业》2021年3期作者:吴道财于文翔蔡浩[导读] 本文以华润某电厂2×600MW 超临界机组锅炉高温再热器管屏氧化皮形成、剥落及预防措施为基础开展分析和研究,为其它同类型的火电机组氧化皮的防治提供借鉴意义。
吴道财于文翔蔡浩概述:本文以华润某电厂2×600MW 超临界机组锅炉高温再热器管屏氧化皮形成、剥落及预防措施为基础开展分析和研究,为其它同类型的火电机组氧化皮的防治提供借鉴意义。
关键词:氧化皮;形成机理;剥落原因;预防措施。
1 引言随着我国超(超)临界火电厂技术的不断发展,锅炉受热面的蒸汽温度不断提高。
目前,我国既有蒸汽出口设计温度为570℃左右的超临界机组,也有蒸汽出口设计温度为600℃左右的超(超)临界机组。
据统计,我国各大发电集团因氧化皮剥落而导致管道超温爆管的事件时有发生,如何减缓氧化皮剥落堵塞导致的超温爆管,已成为火电机组锅炉亟需解决的问题。
因此,有必要就高温受热面氧化皮形成、剥落及预防措施开展全面的分析和研究,以便找出综合防治和处理管内氧化皮堆积的有效对策。
2 设备概况华润某电厂两台HG1885/25.4-YM1型超临界锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的,该锅炉采用单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。
高温再热器管束共计95 屏,每屏为 10 根U 形受热面管,规格为φ51×4.5mm,主要材质为 SA-213TP347H和SA-213T91。
高温过热器管束共计30 屏,每屏为 20 根U 形受热面管,规格为φ44.5×9.5mm,主要材质为 SA-213TP347H和SA-213T91。
屏式过热器管束共计30 屏,每屏为 28 根U 形受热面管,规格为φ38×7.5mm,管子主要材质为 SA-213TP347HFG和SA-213T91。
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超临界锅炉过热器氧化皮形成和剥落机理分析及预防措施
[摘要]介绍了XX电厂锅炉末级过热器因氧化皮引起的爆管情况。
分析了超临界锅炉氧化皮的形成和剥离机理,并从锅炉设备运行、改造及管理等方面,提出了控制氧化皮形成和剥落的措施。
通过采取这些措施,有效地控制了氧化皮的产生。
[关键词]过热器;氧化皮;壁温;堵塞;爆管
1锅炉过热器系统
XX电厂8号锅炉为上海锅炉厂引进美国阿尔斯通技术生产的单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、全钢架悬吊结构、固态排渣超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,型号为SG-1913/25.4-M95,蒸汽压力25.4MPa/4.19MPa,蒸汽温度571/569。
过热和再热蒸汽调温除摆动燃烧器喷嘴调节外,主要靠喷水和调节煤水比。
2爆管情况
XXXX年X月XX日,XX电厂8号炉点火,至21日0:30,机组带负荷至600MW。
6月221:50,锅炉再热汽温异常升高,给水流量突增至100t/h,现场检查68m处异音较大,确认为受热面泄漏。
停炉后检查发现,末级过热器有两处爆口:第1处在右侧第14屏第9根管,爆口呈菱形,长度60mm,宽度32mm,端面光滑。
爆口两边呈撕薄撕裂状,从爆口特征分析为短期过热爆口。
第2处爆口在右侧第24屏第11根管,未全部爆开,长度20mm,爆口附近有众多平行的轴向裂纹,从爆口特征分析为长期过热爆口。
在该根管下弯头处割管取出约90g 的氧化皮,其厚度0.14mm(如图1)。
两处爆口全部在标高70m位置。
爆管管子格:d38.1mm7.96mm,材质SA213T91。
发生爆管后,XX电厂采取源透视、胀粗测量、割管等措施扩大检查,共发现吹损减薄管35根,胀粗直径大于d38.5mm的管子6根,内部沉积氧化皮管子3根,对此全部进行了处理。
爆管原因初步分析为:上海锅炉厂超临界锅炉末级过热器管屏内圈直管和下弯头部位设计使用了抗高温氧化性能比T91等级低的T23材料,在长期高温作用下,T23管内壁生成氧化皮,并不断增厚。
在锅炉起、停以及负荷突变的情况下,由于母材与氧化皮的线膨胀系数不一致,温度应力差等致使氧化皮拉裂而发生剥落,顺蒸汽流至出口端下部弯头处堆积,使管路流通截面减小,进而发生过热而爆管。
1氧化皮形成剥落分析
1.1氧化皮的形成
钢表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发生氧化的结果。
在570度以下,
生成的氧化膜是由Fe2O3和Fe3O4组成,Fe2O3和Fe3O4都比较致密(尤其是Fe3O4),因而可以保护钢材以免其进一步氧化。
(如图2)
当超过570度时,氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO3层组成(FeO在最内层),主要是由FeO组成,因FeO致密性差,破坏了整个氧化膜的稳定性。
(如图3)
事实上,当温度超过450度时的作用,生成的Fe3O4不能形成致密的保护膜,使水蒸气和铁不断发生反应。
当汽水温度达到570以上,反应生成物为FeO,且反应速度更快,此时,金属的抗氧化能力大大降低。
1.2影响氧化皮生成的因素
氧化皮形成与温度、时间、氧含量、蒸汽压力和流速、钢材成分、氧化皮成分等有关。
通常认为:温度愈高,时间愈长,介质中氧的分压愈高,流速愈快,氧化皮生成速度愈快;钢中加入Cr、Al、Si等元素,生成的氧化膜致密而牢固,可以使钢材的抗氧化性提高。
多项研究表明:金属表面的氧化膜并非由水汽中的溶解氧和铁反应形成的,而是由水汽本身的氧分子氧化表面的铁所形成的。
在570度以上,水分子会分解为氢氧原子结构,大量的氧原子充分满足了氧化反应的需要。
而570度也正是形成不致密的FeO的关键温度值,所以570度应该成为制定运行参数的重要参考。
1.3氧化皮的剥落
氧化皮的剥落有2个主要条件:(1)氧化层达到一定厚度,通常不锈钢为0.10mm,铬钼钢为(0.2-0.5)mm;(2)温度变化幅度大,速度快,频度高。
由于热胀系数的差异,当垢层达到一定厚度后,在温度发生变化,尤其是发生反复或剧烈变化时,氧化皮即很容易从金属本体剥离。
在机组起停过程中,管子的温度变化幅度最大,管内的氧化皮也最容易剥落。
加之在起动初期蒸汽流量较小,不能迅速地将剥落氧化皮带走,等到大流量时,已经在管径较小的弯头处形成堵塞,就会产生超温。
所以氧化皮堵塞造成的爆管大多发生在起动后的短时间内[2]。
2防止氧化皮生成和剥落的措施
XX电厂超临界锅炉末级过热器和末级再热器出口金属壁温最高可达到600以上,入口壁温约为510度,按锅炉制造厂提供的壁温测点测量偏差30度计算,实际壁温值出口段最高可达到630度。
按照简单线性温升计算,T23管段的实际壁温值最高可达到600度,已经达到甚至超过T23材质的许用温度上限,生成氧化皮难以避免。
对此,可采取以下措施:
(1)将T23管更换为T91管是最彻底的解决办法,但其费用较高,而且更
换工期较长。
从运行记录上看(图4),XX电厂8号锅炉末级过热器屏间壁温值为明显的双驼峰曲线,偏差达到50以上,因此从经济上考虑可以将处在高温区的T23管更换为T91管。
此方案相对节省投资,但仍需要在运行中采取措施控制壁温,避免超温。
(2)上海锅炉厂600MW机组超临界锅炉末级过热器设计安装壁温测点44点,每隔4屏在6号管加一个点,第22屏和第61屏逐根管加装测点。
考虑各屏间管子壁温的偏差,在高温区、曾经爆管区域等全部加装壁温测点,扩大对管子运行温度的监视范围,降低超温的风险。
(3)从两侧减温水量的偏差上和末级过热器屏间壁温差曲线可以看出,太仓电厂锅炉左右侧烟温存在明显偏差。
这不仅使一侧的受热面管子容易出现超温,而且减温水的投退,特别是低负荷时二级减温水的投入会影响到壁温的突变。
因此,对炉膛出口烟气的实际温度进行测量,对可以降低烟气残余旋转的SO-FA 风进行调整,使其能够最大地降低炉膛出口的烟气残余旋转,以使烟温偏差值控制在50度以内。
(4)温升(降)速率直接影响到氧化皮的剥落,由于氧化皮和基体金属的线膨胀系数有明显差异,控制温升速率显得尤为重要。
如果燃烧器采用等离子点火,为防止等离子起动初期温升难以控制,建议起动时投油助燃[3]。
(5)在起动初期,通过汽轮机起动旁路对系统进行长时间大流量低压冲洗,以将沉积的氧化皮冲走。
在起动和升负荷期间,注意监视管壁温度,如发现异常,可以采取快速升降负荷变压冲洗。
(6)利用停机检修机会采用超声波测厚仪对末级过热器、高温再热器进行氧化皮检测。
参考文献
[1]唐海宁等.2000t/h锅炉高温过热器氧化皮形成剥离机理分析与综合治理
[A].首届江苏省电力安全论文集,2004.
[2]银龙等.超临界机组氧化皮的产生与防范J].电力设备,2006,(10).
[3]李耀君.氧化皮脱落导致的过热器管爆管分析[J].热力发电,2005,(6).
作者简介:
侯志鹏:男,工程师,1981年,专业研究方向发电厂集控运行
张舜:男,助理工程师,1983年,专业研究方向发电厂集控运行。