超臨界鍋爐控制氧化皮的運(yùn)行調(diào)整

本公司的兩臺(tái)哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界直流鍋爐運(yùn)行時(shí)間已超過(guò)五萬(wàn)小時(shí)，已多次發(fā)生因氧化皮脫落造成鍋爐爆管事件，近期檢修時(shí)在末級(jí)過(guò)熱器彎管內(nèi)，發(fā)現(xiàn)大量氧化皮堆積，有上百根管內(nèi)的氧化皮堆積超過(guò)內(nèi)管徑1/3，最多的達(dá)到1/2，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。氧化皮生成原因概述：

（1）高溫環(huán)境下，水蒸汽管道內(nèi)會(huì)出現(xiàn)水分子的氧與金屬元素反應(yīng)，叫做蒸汽氧化，化學(xué)方程式如下：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑，F(xiàn)e3O4+Fe→4FeO ，3FeO+H2O→Fe3O4+H2。當(dāng)金屬溫度大于570℃時(shí)，鐵的氧化速度會(huì)成倍增加，超臨界機(jī)組的蒸汽溫度即在該溫度附近。

（2）氧化皮生成主要原因：管材選用、水質(zhì)控制、運(yùn)行控制等方面。

管材選用。主要是TP347H不銹鋼管容易在生成氧化皮后發(fā)生剝落，尤其是TP347H用在末過(guò)及末再管屏，選材裕度偏低，高溫再熱器出口聯(lián)箱及連接管選用的T/P91抗氧化許用溫度也較低。

水質(zhì)控制。直流爐沒(méi)有排污，水質(zhì)不合格，雜質(zhì)將直接進(jìn)入鍋爐高溫受熱面，直至進(jìn)入汽機(jī)通流部分，而超臨界機(jī)組水汽的雜質(zhì)變化更為復(fù)雜。

運(yùn)行控制。鍋爐超溫是形成氧化皮最直接的原因，并且隨著鍋爐負(fù)荷變化，溫度變化，造成鍋爐受熱面上不是很致密的氧化皮的脫落，當(dāng)不能隨著蒸汽帶走時(shí)，必將影響蒸汽的通流，進(jìn)而加重管壁超溫，使氧化皮脫落更嚴(yán)重，最終造成受熱面爆管。

1  氧化皮防治主要原則

“減緩生成、控制剝落、逢停必查”是主要原則。具體措施：

1.1  做好氧化皮的定期檢測(cè)

在大中修期間，安排對(duì)過(guò)熱器和再熱器分別進(jìn)行磁記憶、射線及超聲波的全面檢測(cè)，對(duì)堆積氧化皮的彎頭進(jìn)行割管清理和更換，同時(shí)對(duì)管材進(jìn)行壽命評(píng)估并及時(shí)更換氧化比較嚴(yán)重的管材。

1.2  機(jī)組啟動(dòng)時(shí)按要求控制好升溫速度

防止超溫，盡量避免緊急停爐和停爐后快速冷卻，以防止氧化皮脫落。

1.3  采用汽輪機(jī)啟動(dòng)旁路對(duì)氧化皮進(jìn)行吹掃

在機(jī)組啟動(dòng)初期，利用機(jī)組本身的高低旁路系統(tǒng)對(duì)鍋爐的過(guò)熱器、再熱器進(jìn)行蒸汽吹管，通過(guò)監(jiān)測(cè)凝結(jié)水中鐵含量的變化，判斷氧化皮脫落情況。

1.4  機(jī)組正常運(yùn)行中嚴(yán)格按照規(guī)定的溫度標(biāo)準(zhǔn)控制受熱面蒸汽和金屬壁溫

嚴(yán)禁鍋爐超溫運(yùn)行。

1.5  認(rèn)真執(zhí)行鍋爐停爐保養(yǎng)方案

防止過(guò)熱器和再熱器彎頭積水造成腐蝕。

2  啟動(dòng)過(guò)程的控制

2.1  鍋爐冷態(tài)清洗

（1）除氧器出口水質(zhì)含鐵量＜100μg/l時(shí)才能向鍋爐上水，鍋爐上水時(shí)應(yīng)投運(yùn)精處理混床。

（2）控制上水溫度與爐內(nèi)厚壁金屬的溫差≯50℃。鍋爐上水時(shí)嚴(yán)格控制上水速度，上水流量不大于5%BMCR，夏季上水時(shí)間不少于2小時(shí)，冬季上水時(shí)間不小于3.5小時(shí)。

（3）爐水溫度在100℃左右，鍋爐開(kāi)始冷態(tài)清洗。當(dāng)儲(chǔ)水箱水質(zhì)含鐵量＜200μg/l時(shí)，冷態(tài)開(kāi)式清洗結(jié)束，啟動(dòng)爐水循環(huán)泵開(kāi)始鍋爐循環(huán)清洗；當(dāng)省煤器入口水質(zhì)含鐵量小于50μg/l、分離器出口水質(zhì)含鐵量小于100μg/l時(shí)，鍋爐冷態(tài)清洗完成可進(jìn)行點(diǎn)火操作。

2.2  鍋爐熱態(tài)清洗

（1）控制升溫升壓速率：汽水分離器溫度小于100℃時(shí)，控制汽水分離器升溫速率為1℃/min，大于100℃后至沖轉(zhuǎn)前，控制汽水分離器升溫速率為1.2℃/min，控制主、再汽溫升溫速度不大于1.5℃/min，升壓速率不大于0.15MPa/min。

（2）當(dāng)汽水分離器進(jìn)口溫度達(dá)到170-190℃，維持分離器壓力穩(wěn)定，開(kāi)始熱態(tài)清洗。當(dāng)分離器排水SiO2≤30μg/l、Fe≤50μg/l，熱態(tài)清洗合格。

（3）鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火初期，為防止噴水不能全部被蒸發(fā)而積在過(guò)熱器管內(nèi)，不建議采用噴水減溫。一般情況下，鍋爐蒸發(fā)量大于10%BMCR，才能投入二級(jí)減溫水；蒸發(fā)量大于20%后，才能投入一級(jí)減溫水。減溫水調(diào)節(jié)應(yīng)采用多次、小幅度的方法進(jìn)行溫度的控制，同時(shí)經(jīng)減溫器減溫后的蒸汽溫度應(yīng)有20℃以上過(guò)熱度。

（4）啟動(dòng)過(guò)程中要加強(qiáng)受熱面金屬管壁溫度的監(jiān)視，控制金屬壁溫均勻上升；發(fā)現(xiàn)管壁溫度異常升高或降低時(shí)，應(yīng)穩(wěn)定工況運(yùn)行，停止升溫升壓。機(jī)組啟動(dòng)和并網(wǎng)帶負(fù)荷過(guò)程中受熱面金屬管壁溫度出現(xiàn)報(bào)警，通過(guò)燃燒調(diào)整無(wú)法消除時(shí)，應(yīng)減少燃料量或機(jī)組負(fù)荷降低金屬管壁溫度。

3  過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)的氧化皮吹掃

進(jìn)行過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)的吹掃可有效去除部分氧化皮。吹掃順序：再熱器吹掃→過(guò)熱器吹掃→再熱器吹掃。

（1）吹掃期間保持鍋爐熱負(fù)荷不變，注意高、低旁開(kāi)度不得低于10%，控制爐膛出口煙溫探針溫度≯540℃，防止再熱器干燒；

（2）吹掃期間，密切監(jiān)視汽水分離器水位及爐水泵進(jìn)出口差壓的變化；

（3）監(jiān)視受熱面管壁溫度及溫差變化情況，過(guò)熱器、再熱器吹掃時(shí)，每30min化驗(yàn)一次汽水分離器和凝結(jié)水的鐵含量，密切關(guān)注變化情況。當(dāng)凝結(jié)水澄清，鐵含量＜500mg/l，并且過(guò)熱器、再熱器受熱面管壁溫度偏差正常時(shí)，吹掃工作結(jié)束；

（4）吹掃過(guò)程要控制啟動(dòng)分離器出口蒸汽溫度變化不大于56℃，同時(shí)保證高旁減溫后的蒸汽溫度至少有20℃的過(guò)熱度。

4  機(jī)組啟動(dòng)后升負(fù)荷

（1）鍋爐在濕態(tài)與干態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)域運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量縮短其運(yùn)行時(shí)間，并注意保持燃料量和主汽壓力的穩(wěn)定，以防止受熱面金屬溫度的大幅波動(dòng)；

（2）監(jiān)視凝泵入口濾網(wǎng)壓差、給水泵入口濾網(wǎng)差壓的變化，發(fā)現(xiàn)差壓增大時(shí)化驗(yàn)?zāi)魉|(zhì)含鐵量以判斷氧化皮的脫落情況；

（3）機(jī)組并網(wǎng)到負(fù)荷升至300MW期間，機(jī)組負(fù)荷變化率≤3MW/min，升壓速率≤0.15MPa/min，溫升速率控制≤1.5℃/min；

（4）機(jī)組并網(wǎng)一周時(shí)間內(nèi)，盡可能維持高負(fù)荷運(yùn)行，以清掃管內(nèi)殘存的氧化皮。主再熱汽溫可降溫運(yùn)行一周（556℃）后按2℃/天升至566℃。降溫運(yùn)行期間，末級(jí)過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、高溫再熱器管屏金屬溫度值不超過(guò)575℃，否則應(yīng)進(jìn)一步降低汽溫運(yùn)行。

5  停運(yùn)過(guò)程的控制

（1）鍋爐屏過(guò)、高過(guò)和高再出口蒸汽溫度的溫降率不超過(guò)1℃/min，壓降率不超過(guò)0.1MPa/min。停爐過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)各受熱管壁溫度的監(jiān)視，防止溫降過(guò)快產(chǎn)生或脫落氧化皮。

（2）鍋爐熄火吹掃完畢后及時(shí)停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)關(guān)閉所有風(fēng)煙擋板、二次風(fēng)擋板，鍋爐燜爐直至鍋爐放水。關(guān)閉機(jī)側(cè)主再熱蒸汽管道上的疏水門(mén)。燜爐72h后可轉(zhuǎn)自然通風(fēng)冷卻。

（3）鍋爐自然冷卻過(guò)程，控制水冷壁金屬降溫速度≤0.25℃/min，鍋爐快冷期間，降溫速度≤0.5℃/min。

5  正常運(yùn)行中的控制

5.1  汽溫和壁溫的控制

鍋爐正常運(yùn)行中，爐側(cè)主再熱蒸汽溫度按曲線控制，各水冷壁垂直管出口管壁溫度＜430℃、末過(guò)出口管段管壁＜585℃、末再出口管段管壁＜595℃。由于受熱面可能存在較大熱偏差，受熱面蒸汽溫度的控制要根據(jù)金屬溫度，金屬溫度超溫要看情況降低蒸汽溫度。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)受熱面管壁超溫，及時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整，采取燃燒調(diào)整無(wú)效時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低汽溫或降低負(fù)荷運(yùn)行。

5.2  受熱面的熱偏差監(jiān)視和調(diào)整

鍋爐運(yùn)行中屏過(guò)出口蒸汽溫度左右偏差≤10℃，高過(guò)出口蒸汽溫度左右偏差≤20℃，再熱器出口蒸汽溫度左右偏差≤10℃。發(fā)現(xiàn)兩側(cè)汽溫、壁溫、煙溫偏差大時(shí)，檢查二次風(fēng)擋板開(kāi)度是否合適、引風(fēng)機(jī)出力是否一致。出現(xiàn)汽溫偏低時(shí)，應(yīng)加大上層磨煤機(jī)出力、增大風(fēng)量，提高火焰中心。及時(shí)調(diào)整前后墻制粉系統(tǒng)出力平衡，特別是注意控制對(duì)沖兩臺(tái)磨煤機(jī)出口壓力接近，防止由于對(duì)沖壓力不平衡導(dǎo)致火焰刷墻，必要時(shí)可以開(kāi)啟備用磨煤機(jī)個(gè)別出口門(mén)，進(jìn)行通風(fēng)干預(yù)。

5.3  按規(guī)定執(zhí)行受熱面吹灰

6  結(jié)語(yǔ)

超臨界和超超臨界鍋爐的的氧化皮問(wèn)題已嚴(yán)重威脅機(jī)組的可靠性和安全運(yùn)行，在運(yùn)行工作中要從機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、停運(yùn)、保養(yǎng)的整個(gè)過(guò)程控制氧化皮的生成和脫落，以“減緩生成、控制剝落、逢停必查”為原則重點(diǎn)控制受熱面金屬壁溫變化速率和汽水品質(zhì)的監(jiān)測(cè)，減少氧化皮造成的危害。

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