第２７卷第２期 电力科学与工程 Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．２ ２０１１年２月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｆｅｂ．．２０１ １ 超临界锅炉受热面氧化皮的检测分析与对策 李义成 （安徽淮南平圩电力检修工程有限责任公司，安徽淮南２３２０８９） 摘要：对平圩电厂３号锅炉受热面氧化皮的检测方法进行了介绍，重点分析了氧化皮产生的原因，并提 出了针对性治理对策，为解决超临界机组炉管氧化皮剥落而引起锅炉爆管提供了可借鉴的途径。 关键词：氧化皮；检测；分析；对策 中图分类号：ＴＫ１２４ 文献标识码：Ａ 场空间的电磁干扰、探头行进中跳动等干扰；并 １概况 配置移相器用于抵消由于管壁厚薄、探头间隙不 同而产生的差异，经过预处理的信号由计算机采 随着超临界６００ ＭＷ¨ 、超超临界１ ０００ ＭＷ 集成数字信号，进行数字处理，得到探头每测１ 机组逐步成为火电主力机型，参数的提高使得机 处仪器上就对应显示出相应氧化皮脱落堆积量的 组煤耗大幅下降，随着机组经济性提高，新机组 功能，同时能够根据管径规格判定堆积的氧化皮 采用大容量、高参数已经成为大家的共识。在机 堵塞管道截面值。这种扫查方法检测速度快，准 组的实际运行中，也出现了新的问题，如锅炉受 确度高，省时省工，又易于实施，无须对管表面 热面管内壁奥氏体钢的氧化皮剥落堵塞爆管问题 的氧化层、垢层进行清除工序，也无须涂抹耦合 较为普遍而突出，平圩电厂在３号锅炉的检修中， 剂。扫查速度按每个弯头１ ｒａｉｎ，可在电厂大小 利用有效的检测技术，对受热面进行了全面检测， 修、临修中快速检测堵塞氧化皮的炉管。 及时发现了多根不锈钢管内部氧化物堆积堵满管 ２．２应用情况 径，采取了割管清理和换管处理，较好的消除了 在本次检修中利用此专用仪器对３号炉进行 ３号锅炉受热面管堵塞而爆管的问题，保障了锅 检测，快速、灵敏、准确、全面且费用较低，仅 炉安全稳定地运行。 用２天时间就对３号炉不锈钢弯头进行了全部检 查，总共检查４ ４００只。发现不锈钢管内部氧化 ２ ３号炉受热面管内部氧化皮剥落的检测 物堆积信号值在１ ５００以上的有５６只（大多堵 管），割出３只弯头验证，其中３号炉高过Ｎｏ． ２．１检测原理 １６—１弯头堆积氧化物重量６２ ｇ（堵满管径的影 受热面管氧化物脱落堆积检测的原理是利用 像），具体见图１。抽５根弯头拍片记录堵管影 电磁效应，根据法拉第电磁感应定律：感应电动 势正比于磁通量的时间变化率，Ｅ＝ＢＬｖｓｉｎＯ， （其中，０为 和 的夹角）也就是在不锈钢管外 人为地放置马鞍形线圈探头通电充磁，当管内有 氧化皮脱落堆积时，其磁场信号值增强的同时电 图１ ３号炉高过Ｎｏ．１６—１弯头堆积氧化物重量６２ ｇ 动势增强，探头从管壁外侧获得电动势信号，经 ｆ堵满管径的影象） 放大后送入滤波器，依据信号值与管内氧化皮脱 Ｆｉｇ．１ Ｎｏ．３ Ｂｏｉｌｅｒ，ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ Ｎｏ．１６—１ ｅｌｂｏｗ ｔｈｅ 落堆积量构成的一定比例关系，滤除来自检测现 ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ６２ ｇ ｏｆ ｏｘｉｄｅｓ （ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｆｕｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｈｔｅ ｉｍａｇｅ） 收稿日期：２０１０—０８—２５。 作者简介：李义成（１９６４一），男，高级工程师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｗｉｙｃ＠１６３．ｃｏｍ。 第２期 李义成超临界锅炉受热面氧化皮的检测分析与对策 像，都显示全部堵管。其他割管用吸尘器吸取后 不超５７１℃，屏式过热器出口温度不超过５３５ ｑＣ， 分别记录，都在３０ ｇ以上，其中有３０只达８０ ｇ 高温再热器出口蒸汽温度不超过５６９℃。 以上，最多１２０ ｇ（把管径塞得严严实实），５６只 １ ０００～１ ５００的有１３０只，５００—１ ０００的有３６０ 别是３号炉高过Ｎｏ３．１５—１弯头聚积一块约３０× ４０ ｍｍ铁块让堵管风险更大，都被成功检测出来， 运行中发现金属温度超过允许值，通过降低 降低机组的负荷运行；任何时候不允许蒸汽参数 定期利用ＳＩＳ对锅炉的蒸汽参数和金属温度进行 分析。 弯头中总计取出２ ５７０ ｇ氧化堆积物。信号值在 蒸汽温度和运行方式调整，蒸汽吹灰无效要考虑 只，其他在５００以内都作为记录，以备后查。特 和受热面金属温度长时间超过允许值运行。每周 为正确处理提供了依据。 ３氧化皮产生的原因分析 从化学反应角度来讲，在锅炉内壁高温下铁 与水发生氧化反应是必然的，铁与水反应，生成 Ｆｅ（ＯＨ）：，饱和后，在一定温度范围转化为 Ｆｅ３Ｏ４：Ｆｅ＋Ｈ２０ Ｆｅ３Ｏ４＋Ｈ２ Ｔ，同时还产生电 化学腐蚀：（阴极Ｈ ＋ｅ：Ｈ，Ｈ＋Ｈ：Ｈ，，阳极 Ｆｅ＝Ｆｅ 十２ｅ，Ｆｅ 一ｅ＝Ｆｅ ＋３ｅ） 在长期高温运行过程中，奥氏体不锈钢过热 器和再热器管内壁在高温蒸汽的作用下会不断氧 化从而形成连续的氧化皮，这种氧化皮通常附着 在管壁上，在运行中持续增厚但并不剥落，但在 机组启停或温度急剧变化时就会引起管内氧化皮 大面积剥落，脱落后的氧化皮屑掉人管子底部并 逐渐聚集就会造成管子堵塞。 ４ 防止受热面管内壁氧化皮剥落堆积的对策 从锅炉运行方式、运行参数、锅炉给水水质 和蒸汽品质、启停炉工艺控制、停炉保养和维护 措施等方面人手控制３号锅炉受热面管内壁氧化 皮剥落堆积的危害。 ４．１严格控制受热面蒸汽和金属温度。严禁锅炉 超温运行 根据３号锅炉受热面管内壁氧化皮剥落堆积 的检测结果，对堆积数量较多的３０只管道又增加 了壁温测点，对受热面壁温按下列要求进行控制： 水冷壁螺旋管、垂直管出口报警值４７０℃； 屏过出口管报警值５８５℃，屏过进口管报警值 ５８０℃；末过出口管报警值６０５℃；末过进口管 报警值６００℃；末再出口管报警值６２０ ｃ（＝；末再 进口管报警值６１５ ｑＣ；高温过热器出口蒸汽温度 ４．２加强受热面的热偏差监视和调整 锅炉运行中过热器出口蒸汽温度左右偏差不 超过５℃，屏式过热器出口蒸汽温度左右偏差不 超过１０ ，再热器出口蒸汽温度左右偏差不超过 １０ ｃＣ，并且运行中按照温度高点控制蒸汽温度， 发现异常及时组织处理。 ４．３尽量抑制受热面温度周期性波动和温度变化 速率，减缓氧化皮剥落 尽可能减少启停次数、频度，减缓升温和降 温速率。机组若停运时，不允许进行强制冷却， 应采用闷炉处理（约７２ ｈ），以防止氧化皮脱落。 ４．４机组启动阶段控制受热面金属温度平稳升高 锅炉点火阶段采用多油、低油压方式（不 得低于设计保证值，注意雾化情况），利用油压调 整炉膛热负荷，避免炉膛热负荷大幅度波动。制 粉系统的启动要缓慢，给煤量要逐步增加，减温 水的投入要谨慎，防止汽温大起大落。同时要确 认过热器各疏水管畅通，否则需进行检修。 ４．５机组正常运行中受热面温度变化率控制 机组运行中正常升、降负荷速率不超过 １０ ＭＷ／ｍｉｎ，在３００～６００ ＭＷ负荷区间内升、降 负荷要控制屏式过热器、高温过热器、再热器出 口蒸汽温度在额定值内，如由于升降负荷的扰动 造成上述温度的波动率超过５￣Ｃ／ｒａｉｎ，要适当降 低机组的升、降负荷速率或暂停升降负荷，待温 度调整稳定后继续进行负荷变动操作。 ４．６机组滑参数停机温度变化率控制 机组正常停机要采用滑停方式。滑停过程中 屏过、高过和高再出口蒸汽温度的温度变化率不 高于１．８￣Ｃ／ｍｉｎ。为预防停炉后受热面管内积水 造成停运腐蚀，锅炉带压放水压力为１．０ ＭＰａ。 ４．７机组事故停机温度变化率控制 机组由于故障紧急停机，炉膛通风１０ ｍｉｎ后 立即停止送、引风机运行并关闭送风机出口和引 ７０ 电力科学与工程 风机进、出口挡板进行闷炉，防止受热面快冷。 关操作，防止在管内残存的氧化皮未清除的情况 如紧急停炉后需要对锅炉进行冷却，要控制高温 下新的氧化皮脱落。 过热器、屏式过热器、高温再热器出口蒸汽温度 ４．１１机组启动期间应进行受热面吹扫 和上述受热面金属温度降温速率不超过３￣Ｃ／ｍｉｎ， 过热器、再热器吹扫阶段，每３０ ｒａｉｎ化验一 主、再热降压速率不大于０．３ ＭＰａ／ｍｉｎ；通风冷 次凝泵出口凝结水含铁量，每小时化验一次给、 却时根据环境温度控制风机的出力，调整冷段过 炉水铁含量，密切关注热井及凝水铁的变化情况，ｇ／Ｌ、分离 热器和冷段再热器人口烟气温度的降低速率不高 并通过排污方式，控制给水Ｆｅ＜５０ ｏ．于３ ｏＣ／ｍｉｎ。 ４．８机组冷态启动过程中温度变化率控制 机组冷态启动过程中严格按照机组升温控制 曲线控制蒸汽温度。在机组冷态启动过程中机组 并列前的温升速率控制不高于３￣Ｃ／ｒａｉｎ，机组并 列后的温升速率控制不高于１．８￣Ｃ／ｍｉｎ。 ４．９机组热态启动过程中温度变化率控制 机组冷态启动过程中严格按照不同热状态的 升温控制曲线控制蒸汽温度。在热态启动过程中， 为防止受热面金属温度降低，锅炉的烟风系统要 与其他系统同步启动。烟风系统启动后炉膛通风 控制总风量为３５％，在炉膛通风５ ｍｉｎ结束立即 点火，点火后要尽快投入燃料量，控制屏过、高 过、高再的温升速率为５～６ ｑＣ／ｍｉｎ，防止受热面 金属温度降低。 ４．１０启动结束尽快将受热面管内残存的氧化皮 清除 机组启动结束降低主蒸汽温度至５５０ ｏＣ，屏 过出口温度５２０ ｏＣ，高再出口温度５５０℃运行１ 天，用以吹扫过热器管内残存的氧化皮。降温运 行期间严密监视受热面金属温度，当高温过热器、 屏式过热器、高温再热器管屏金属温度超过 ５９０ ｏＣ要再降低蒸汽温度运行，使上述受热面金 属温度值不超过５９０ ｏＣ； 机组降温运行１天后逐渐恢复主蒸汽温度 ５７１℃，屏过出口温度５３０ ｏＣ，高再出口温度 ５６９ ｏＣ运行。恢复蒸汽温度时如高过和屏过金属 温度超过５９０℃，高再金属温度超过６００℃要停 止升温并按高过和屏过金属温度５９０℃，高再金 属温度６００℃控制蒸汽温度。 机组启动结束的吹扫阶段（１天内），尽量维 持机组较高负荷运行，以提高管内的蒸汽流速， 将管内残存的氧化皮尽快清除。 机组启动结束的吹扫阶段（１天内），尽量避 免机组负荷变动和与炉膛热工况大幅度扰动的有 器水侧Ｆｅ＜５０ Ｌ。 过热器、再热器吹扫阶段应密切监视凝泵、 电泵人口滤网差压，做好交替清理两台凝泵人口 滤网的准备。 ４．１２加强运行金属温度监督和停炉后的检查 完善受热面金属温度测点并加强受热面金属 温度测点的维护，运行中利用ＳＩＳ加强受热面金 属温度的趋势监测，根据受热面金属温度变化情 况指导停炉后受热面内氧化皮的检查分析。 做好受热面内氧化皮定期检测工作。在检修 期间，采用氧化皮检测仪对高温过热器、再热器 进行氧化皮检测，发现有受热面管氧化皮沉积应 及时进行全面清理。 做好主汽门定期维护和检查工作。检修期间 彻底清除主汽门上的高温氧化皮，确保主机汽门 不被卡涩，保证机组的安全运行。 ５ 结论 通过对３号炉受热面管氧化皮剥落堆积的检 测和分析，更进一步地提高了对高温蒸汽通流部 件表面氧化皮问题的认识，落实控制氧化皮剥落 堵塞爆管的技术措施，为解决超临界机组锅炉氧 化皮剥落堵塞而导致爆管问题积累了经验。平圩 电厂３号机组实现了两个连续运行１００天，分别 为１２４天（２００９年ｌ０月６日至２０１０年２月９ 日）、１０３天（２０１０年２月２２日至２０１０年６月４ 日），取得了显著的经济和社会效益。 参考文献 ［１］宁国睿．国华６００ ＭＷ超临界机组锅炉设备状态分析 ［Ｊ］．电力科学与工程，２００９，２５（７）：６３—６５，６９． Ｎｉｎｇ Ｇｕｏｍｉ．Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅ￣Ｏｉｌ Ｇｕｏｈｕａ ６ＯＯ ＭＷ ｓｕｐｅｒｅｒｉｔｉｃａｌ ｕｎｉｔ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，２５（７）：６３—６５，６９． 第２期 李义成超临界锅炉受热面氧化皮的检测分析与对策 Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｂｏｉｌｅｒ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｋｉｎ Ｌｉ Ｙｉｃｈｅｎｇ ｆ Ａｎｈｕｉ Ｈｕａｉｎａｎ Ｐｉｎｇｗｅｉ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕａｉｎａｎ ２３２０８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｐｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｎｏ．３ ｂｏｉｌｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｘｉｄｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｋｉｎ，ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ—ｃｒｉｔｉｃａｌ ｕｎｉｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｕｂｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｋｉｎ ｐｅｅｌｉｎｇ ｏｆｆ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｇｏｏｄ ｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｘｉｄｅ ｓｋｉｎ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ （上接第４３页） ［６］Ｃｈａｎｄａ Ｄ，Ｋｉｓｈｏｒｅ Ｎ Ｋ，Ｓｉｎｈａ Ａ Ｋ．Ａ ｗａｖｅｌｅｔ ｍｕｌｔｉ— ｇｒｏｕｎｄ ｆａｕｌｔ ｆｅｅｄｅｒ ｉｎ ｎｅｕｔｒａｌ ｎｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｇｒｏｕｎｄｅｄ ｄｉｓ— ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｕｌｔｓ ｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥ ｌｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃｌａ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００３， Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，２００８，２３（４）：１８２９— （２５）：５９—６９． １８３７． ［７］Ｄｏｎｇ Ｘｉｎｚｈｏｕ，Ｓｈｉ Ｓｈｅｎｘｉｎｇ．Ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ—ｔｏ— Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ－ｔｏ—ｇｒｏｕｎｄ Ｆａｕｌｔ Ｆｅｅｄｅｒ ｉｎ Ｎｅｕｔｒａｌ Ｎｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｇｒｏｕｎｄｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｄｏｕ Ｘｉｎｙｕ ，Ｌｉ Ｃｈｕｎｍｉｎｇ （１．Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｏｈｈｏｔ ０１００５ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ・ｔｏ—ｇｒｏｕｎｄ ｆａｕｌｔ ｆｅｅｄｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｍｏｄｕｌｕｓ ｍａｘｉｍａ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ—ｔｏ－ｇｒｏｕｎｄ ｆａｕｌｔ．Ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ ｏｎ ａｌｌ ｆｅｅｄｅｒｓ ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｎ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｅｄ ｆｅｅｄｅｒ．Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｓ ｃ０ｕｌｄ ｂｅ ｂｕｉｌｔ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ＰＳＢ ｉｎ Ｍａｔｌａｂ６．５．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｃｈｏｏｓｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｙ ｌｉｎｅ ｅｘａｃｔｌｙ ｕｎｄｅｒ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ—ｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒｏｕｎｄ ｓｙｓｔｅｍ；ｆａｕｌｔｙ ｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
