Ａ丽意禚电力安全技术第１３卷（２０１１年第５期超临界锅炉高温受热面氧化皮剥落的原因及防治王力圊走唐国际潮州发电有限责任公司，ｒ东棚州５Ｉ５７２３［摘要］超临界锅炉过热器和再热嚣管束内易产生氧化皮并剥落、堆枳造成管壁超温爆管。通过对潮州电厂６００Ｍｗ机组赶临平锅炉爆＊的分析介绍Ｔ氧化皮生成的机理、影响氧化皮刺落的固素“厦氧化皮剥落寸机组的危害等相关问题．并根据潮州电厂的治理经验提出Ｔ防范措施。［关键词］氧化皮产生；氧化皮剥落，运行防治措施锅炉情况简介潮卅电厂ｌ，２号６００Ｍｗ机组的锅炉是由哈尔滨锅炉有限责任公司日『进三井巴市利克能源公司（Ｍ１ｔｍⅡＢａｌ）ｃｏｃｋＥｎｅＦｇｙＬｌｍｌｔｅｄ）技术牛产的薄，判断为砸期过热趟温爆管，际疑管道内部有异物堵塞。将竖色较严蕈的根管道下弯割下，倒出大罱氧化皮粉末，．重量约为３０『】”（见ｌ斟１）。经ｒ东投西安电科院金属专家现场检查，判断为末过ＴＰ３４７Ｈ管段内部氧化皮剥落造成管道堵塞，管道局部短时间过热发生爆管。趟Ｉ』【ｆ】界参数变压运行直流锅炉，为单炉膛全咎＊结构ｎ型锅炉，型号为ＨＧ次ＩＩ热．平衡通Ｍ、露天布置、固态排渣、全钢构絮、１９００／２５４ＹＭ４。锅炉燃烧方式为前后墙埘赳，燃烧，前后墙名布置３层二井巴市科克公司生产的低Ｎ０。轴ｑ旋流燃烧器（１，ＮＡｓＩｊ），每层各有５只，前墙最ｌ、层５其燃烧器配置等离子点火装置咀取代电火油。锅炉没计煤种为神府东胜烟煤，校棱煤种为ＩＩＩ酉晋北烟煤。水冷壁和包墙过热器村质为１５ｃｒＭｏＧ，衅式过蛰器材质为ｓＡ２１３Ｔ９ｌ和ｓＡ２ｌ３ＴＰ３４７Ｈ，图１管内清出的氧化皮木级过热器材质为ｓＡ２１３＿Ｔ９【和ｓＡ２Ｉ３＿ＴＰⅪ７Ｈ，高温再热器材质为１２ｃｒＩＭｏｖＧ（人几段】、ｓＡ２１３２氧化皮生成的机理研究发现：水蒸汽可吡ｎＩ哥温Ｆ分解成氢气和氧气，金麒在高温水蒸汽。｝－发小氧化，尤其是当水揍汽存５７０℃以上时埘钢材打较强的氧化性，柱６００～６２０Ｔ９ｌ（中间段）和ｓＡ２ｌ３ＴＩ）３４７Ｈ（出ｕ段）。０３２００８０８，２号炉在启动后，带正常负茼运行只ｌ天，即凼为过热器氧化皮剥落堵塞过热器蒸汽管道（发生在屏过及末过处），导致锅炉爆管。在２号机组解删、锅炉通风冷左¨后，检修人员进人炉内榆☆．发现第９屏（从炉左数）１４管（＾Ｌ外幽向内围数）、１ｌ胖ｌ管、２２Ｊ井４管人¨管段爆管．ｃ时．氧化速度加№，不锈锕轼化层会迅速增厚。主耍反Ｊ叫ｔ哿。＾程式为：２｝Ｉ，Ｏ—皑＋２¨，‘｝Ｏ．ｆ爆ｕ位置全部位ｊ‘¨ｌ’＿ＴＰ３４７１Ｉ异种钢焊【】上上约】０ｍｍ处的Ｔ９ｌ管道。爆¨均翟喇叭ｎｊＢ状．胀目１十分明显，爆ｎ边缘锋利，破ｕⅢ近辄化层很３Ｆｅ｛４Ｈ，Ｏ—｝】沁，Ｏ。ｊ４Ｉ【，ｆ。阿安热工院计锅炉铁素体钢（Ｔ２３／ｎ１）管样的金相分析纳粜为：攘汽侧氧化皮微观结构彤貌为万方数据一Ｏ第１３卷（２０１１年第５期）电力安全技术双层结构，外层为Ｆｅ３０。和少量Ｆｅ２０３，内层为（ＦｅＣｒ）３０４。３影响氧化皮生成的主要因素锅炉运行中金属管材氧化皮生成的速度与管壁温度和管材材质存在着以下关系：（１）同一种钢材在不同温度下，管壁温度越高，氧化速度越快；（２）不同种钢材在相同温度下，钢材抗氧化性能越好，氧化速度越慢。４影响氧化皮剥落的因素氧化层剥离有２个主要条件：（１）多层氧化层达到一定厚度：不锈钢０．１ｍｍ，铬钼钢０．２～０．５ｍｍ（运行２万～５万ｈ可以达到）；（２）金属材料与氧化膜或氧化膜层间应力达到临界值。温度变化频繁、幅度大、变化率高是造成层间应力大的主要原因。此外，金属材料本身的特性也是氧化层剥离的影响因素之一。实际上，氧化皮就是一种金属化合物的混合物，其线膨胀系数６ｃ．一般在９．１×１０。６Ｋ１左右。和氧化皮相比较，线膨胀系数相差越大的金属材料，其氧化皮就越易剥落。表１为几种材料在不同温度下的线膨胀系数，从表中数据可以看出，铁素体Ｔ９１钢和奥氏体不锈钢ＴＰ３４７管内壁均易出现氧化皮剥落堵管，从而引起超温爆管。表１几种材料在不同温度下的线膨胀系数ａ·ｘｌｏ。Ｋ一、温度，℃１００２００３００４００５００６００７００９．３～１０．２～１０．Ｏ～１１．３～１２．４～１２．８—１２．９～ｓＡ一２１３Ｔ２２１０．８１２．３１３．３１３．６１４．１１４．６１４．８ＳＡ一２１３Ｔ９ｌ１０．９１１．３１１．７１２．０１２．３１２．６１２．８ＴＰ３０４１７．１１７．４１７．８１８．３１８．９１９．１１９．４ＴＰ３４７Ｈ１７．３１７．５１７．７１８．２１８．６１８．９１９．３Ｆｅ３０４１４．３１６．５Ｆｅ’Ｏ，１１．９１２．９５氧化皮的主要危害（１）氧化皮剥落造成受热面超温。剥落后的氧万方数据Ａ而翥斋蒜化皮一般集中在高温段受热面Ｕ型管底部弯头或出口管段中，或在联箱的节流孔部位，容易导致局部过热，超温爆管。（２）氧化皮的产生容易使主汽门卡涩，造成机组停机时主汽门无法关闭，威胁机组安全停运；并容易堵塞细小管道、疏水阀门、逆止门等，使系统产生潜在隐患。（３）流动蒸汽带出的氧化皮对汽轮机部件产生固体颗粒侵蚀，造成汽轮机喷嘴和叶片侵蚀损坏并污染水汽品质。正常条件下，在过热器中Ｔ９ｌ铁素体上生长的氧化皮是汽轮机发生固体颗粒侵蚀的最主要因素。６氧化皮剥落的特点氧化皮剥落后，通常机组启动运行较短时间就会出现管壁局部过热或爆管，但也有运行较长时间爆管的。氧化皮剥落一般多发生在炉膛出口到水平烟道高温段过热器和高温段再热器部分。７事故原因分析此次发生的ＴＰ３４７Ｈ管道内部氧化皮剥落造成爆管的原因，可能有以下几方面。（１）ＴＰ３４７Ｈ管为奥氏体不锈钢管，是粗精钢，其线膨胀系数ｔｚＴ为（１．７～１．９）×１０。５Ｋ～，而氧化物的线膨胀系数６ｃ，为９．１×１０呻Ｋ～。该材质产生的氧化皮和基材膨胀系数差别较大，在管材温度受扰动时氧化皮很容易从金属本体剥离。启动过程中升温升压速度较快，整个过程中平均温升率为１．６５℃／ｒｎｊｎ；期间，由于其他原因造成汽机高压旁路关闭，导致过热汽温有一个较快的温升率（短时间超过３℃／ｍ．ｍ），这可能是造成氧化皮大量剥落的主要原因。（２）机组正常运行时，因管道高温受热面有一定超温过热现象，加速了管壁高温氧化，已形成一定量的氧化物附着在金属内壁上。（３）滑停中温降速度控制不当，造成不锈钢收缩快，氧化物收缩慢，氧化物受热应力作用而龟裂、剥落，且因蒸汽流量低，携带能力降低，最终氧化物沉积至管道下部。（４）由于煤质、热负荷的变化，在低负荷（６０％一口一Ａ而翥高蒜电力安全技术第１３卷（２０１１年第５期）额定负荷及以下）下由于部分过热器管子蒸汽流量好。此外，要加强对超温考核的力度。偏低，流速偏差大，可能造成局部过热而引起爆管。（６）事故跳机情况下，在故障比较明确，不影（５）启动中冷、热态冲洗不够，未将已剥落的响机组冲转、并网的前提下，要尽快冲转、并网接氧化皮冲洗干净。带负荷，避免锅炉受热面金属壁温出现大幅度降低。根据２号机组锅炉爆管的时间分析，管道内部（７）停炉超过３天时，在锅炉带压放水前、正氧化皮大量剥落的时间可能发生在启动过程中。常吹扫后应密封炉膛；或因设备原因、检修原因，可以通过自然通风冷却，但应避免停炉后１８ｈ内８治理的思路及防范措施强制通风冷却。（８）加强检查，及时清理。通过拍片、测厚、治理思路重点考虑以下４步：减缓生成一控制内窥镜等技术手段检查管壁氧化皮剥落和堆积情剥落一加强检查一及时清理。具体措施有以下方面。况，及时割管清理。本着逢停必查的原则，停炉时（１）启动中加强冷、热态冲洗，严格控制冷态间超过３天时，都要对屏过、末过管屏进行检查，冲洗和热态冲洗水质指标。要充分利用旁路系统进发现管道有变颜色等异常时及时进行检查、处理。行蒸汽系统的清洗，目的是保证氧化皮等杂质被冲（９）增大停运频率，加强设备的正常维护，延洗干净，主要注意控制水质中铁和二氧化硅的含量。长检修周期。（２）严格控制锅炉升温、升压速度，到汽机冲转、机组并网转干态运行前，温升率不超过１．５９结束语℃／ｍｉｎ。尽量避免使用减温水，尤其是二级减温水的使用。对于使用燃油或微油点火技术的机组，氧化皮的生成速度取决于金属管壁温度，氧化控制温升率一般问题不大，但使用等离子点火技术皮的剥落主要取决于氧化皮与金属基体的温差及温的机组在点火初期应加强调整。度变化速率。控制金属管壁温度是减缓氧化皮生成（３）并网转干态后，控制主、再热汽温在５３０℃的关键。温度变化产生的热应力是导致氧化皮剥落左右运行不低于５ｈ，并尽量争取高于５００ＭＷ负的主要原因，是控制剥落的重点。加强检测、及时荷连续运行（大流量冲洗）。发现、及时清理以保证机组在健康状态下运行。作（４）根据锅炉给水水质情况投入加氧工况，目为运行人员来说，如何选择金属材料是决定不了的，的就是通过改变给水处理方式，在碳钢表面形成双但是可以通过运行调整等措施，达到减少氧化皮的层氧化膜。关键是严格控制给水阳离子的电导率一生成，减缓氧化皮的剥落速度，可以做到减少机组般要低于０．１“ｓ／ｃｍ，当给水阳离子电导率大于因氧化皮的原因造成高温受热面爆管，避免出现机Ｏ．３肛ｓ／ｃｍ时，应停止加氧处理。组非停事故。自２００８年爆管事故后，运行人员严（５）机组正常运行中，严格控制受热面蒸汽和格执行厂里规定的防治氧化皮措施，２台６００ＭＷ金属温度，严禁锅炉超温运行；对地区负荷峰谷差锅炉未再发生过因氧化皮的原因造成的爆管停机事较大、负荷落差较大的调峰机组，启、停磨要控制故。（收稿日期：２０１０—０９—１９）÷眯蠢鬻＊鬻黼纛鬻鼍鼍÷雠豢—鼙＊滞薯啡素鲁鼍鼍拳崔料料豢鼍蠢毒鬻｛ＩＥ＊啡素鼍睾雌—料＊啡÷Ｉ啡蕾ＨＩ｝曹愫÷怫素聿—料鼍＿寨章崔薯瞵—瞵料囊蔫。擎※鼍罐薯聿繁｛Ｉ∈崔■黼豪蠢黼鬻豫料囊鼍黼囊尊料毒杀料妒８；８；８ａ３每、枣雾电力资讯薹露ｔ匀幸毫％≯ｔ匀≯峰ｄ；宁夏电力公司构筑消防安全“防火墙＂２０１１—０５—０６，宁夏电力公司开展构筑消防安全“防火墙”，加强“四个能力”建设活动正式进入查改实施阶段。活动以促进员工安全、企业安全，有效防范各类火灾事故为要求，达到实现“消除火灾能力、组织扑救初起火灾能力、组织人员疏散逃生能力、消防宣传教育培训能力”等４个能力提高的目的，为安全生产再筑一道“防火墙”。（来源：宁夏电力公司２０ｌｌ一０５—１０）一口一万方数据超临界锅炉高温受热面氧化皮剥落的原因及防治
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
王力园
大唐国际潮州发电有限责任公司,广东,潮州,515723电力安全技术
ELECTRIC SAFETY TECHNOLOGY2011,13(5)
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