锅炉水冷壁管氧化皮生成、危害、防范措施

锅炉水冷壁管氧化皮生成、危害、防范措施

运行中，受热面钢材内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 ℃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Fe3O4) ，因而可以保护钢材以免其进一步氧化。当超过570 ℃时，氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO共3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。

一、锅炉氧化皮生成的主要因素

1.锅炉燃烧区域炉膛热负荷越大时，说明火焰越集中，此区域温度也越高，对锅炉燃烧稳定性和抗干扰能力越有利；但燃烧区域水冷壁吸热量也越大，水冷壁管越容易超温，为锅炉水冷壁管的氧化提供了有利的温度条件。

2.锅炉贴壁风速过低，会导致煤粉气流冲墙，造成水冷壁管减薄和超温。

3.水冷壁管检修工艺差，由于检修质量差，部分水冷壁管受热向内膨胀，由于热态下膨胀系数较大，使其过于靠近燃烧区域，受热超温。

4.水冷壁管的厚度过大或者不均（我厂水冷壁管厚度要求正偏差，且按吨交货），部分地方因传热和热阻不同，造成水冷壁管的各部位吸热量不同，部分地方有可能超温。

二、氧化皮剥离和堵塞的原因

1.氧化皮剥离和堵塞的因素有：

①部分管子长期超温，形成含FeO成分较多的易剥离的多层氧化膜。

②在锅炉启停过程中，管子温度变化幅度较大，使得管内氧化皮容易剥离。

2.氧化皮剥落的危害

①氧化皮堵塞管道，由于通流面积变小，流量变小引起相应的受热面管璧金属超温，最终导致管子超温爆破。

②锅炉蒸汽管道内剥落下来的氧化皮，是坚硬的固体颗粒，严重损伤汽轮机通流部分高/中压级的喷嘴﹑动叶片及主汽阀﹑旁路阀等，导致汽轮机通流部分效率降低，损伤严重时甚至必须更换叶片。

③检修周期缩短，维护费用上升。

三、控制氧化皮生成及剥落的防范措施

1.机组启动控制措施

①主参数控制：汽包壁温升速率变化不大于1.5℃/min，最大汽温变化不大于5℃/min，受热面壁温不超过规定值。在机组启动过程中，全程监视各壁温测点

的变化。

②机组冷态启动时，各放空气门应全部开启，当汽包压力升至0.2 MPa且稳定10min后，关闭锅炉所有放空气门，严禁提前关闭，防止受热面中空气无法排尽。

③在机组启动过程中，保持对角投入油枪，并定期进行切换，投用给粉机时，对角投入，使炉内热负荷均匀，严禁锅炉给粉量大幅度波动。同时点火初期，锅炉着火不好，应及时调整风粉浓度、二次风门开度。

④锅炉升压速率控制在合理范围内，特别是冷态下。

⑤锅炉上水前，确认水质合格方可开始上水。

⑥机组热态启动时，尽量缩短从风机启动到投粉时间，尽快提升炉内烟温直到烟温不再继续下降，避免受热面壁温大幅度下降。此处建议锅炉底部加热解除时间应在锅炉投油后5～10分钟内完成，防止各处温度大幅变化（有待验证）。

⑦锅炉启动过程中，按照规程规定定期进行定期排污工作，促进水循环快速建立，避免局部水循环故障或者流速过低，造成水冷壁管子过热。

⑧启炉前尽量投入底部蒸汽加热，促进锅炉水循环提前建立。投入底部蒸汽加热期间，不易进行锅炉定期排污工作，防止水循环短路，造成水循环破坏（现投底部蒸汽加热时各班未执行排污工作，但点火期间若底部蒸汽加热不解列，有进行定期排污的情况）。

2.机组正常运行中的防治措施

①锅炉运行中应加强汽温和受热面管壁温度监视和控制，严禁超限运行。

②控制炉膛偏差及两侧烟温偏差在50℃以内。发现温度偏差超过规定值时，及时通过调整给粉机转速和中上二次风来进行调整。

③主参数控制：汽包壁温升速率变化不大于1.5℃/min，最大汽温变化不大于5℃/min，各级受热面壁温不超过规定值。监视各壁温测点的变化

④机组运行时，锅炉氧量不得低于4％。防止燃烧区域缺氧燃烧，形成强还原性气氛区域，造成高温腐蚀。

⑤作好正常运行中的化学监督及调整工作，确保凝结水、给水溶氧、SiO2等汽水指标品质合格。

⑥不宜长时间低负荷运行，因低负荷运行时水冷壁管内的水循环流速较低，当管内流速过低时，处于高负荷区域的水冷壁管就容易超温过热。

⑦及时了解当班燃烧煤种的变化，根据燃煤的情况做好燃烧调整工作。如入炉煤发生大幅度变化，应提前控制，防止温度大幅度变化。

3.停炉过程中的操作注意事项

①锅炉MFT后30％通风量吹扫5min后，及时停止送、引风机运行，关闭风机和各烟、风挡板，采取自然通风方式冷却；6小时后方可打开烟风挡板进行通风。此期间还应及时进行汽包的上水、串水，保持汽包壁温变化平稳。尽量避免强制通风冷却，如果机组停运进行抢修，锅炉需采取强制通风冷却时，各级受热面壁温必须降至200℃以下。

②各级受热面壁温大于200℃时，严禁打开看火孔、检修孔及进行冷灰斗水封放水工作。

另高温腐蚀和水冷壁管的氧化是密不可分的，造成高温腐蚀的机理是锅炉运行时水冷壁首先发生氧化，如果氧化膜结构致密且牢固地附在管子上,可防止氧化剂与金属发生反应,降低氧化速率,反之则氧化速度加快。高温腐蚀主要与下列因素有关:(1)炉膛火焰温度;(2)燃煤的含硫量;(3)烟气与灰颗粒的冲蚀。锅炉运行过程中,炉温可达1600℃以上,由于燃煤中硫及其它有害杂质的存在,水冷壁普遍遭受高温腐蚀,参与高温腐蚀的危害物有燃烧过程中产生的SO2、SO3、H2S、HCl、碱金属盐及钒盐类,它们在各种温度下可共同对管壁进行复杂的动态腐蚀。其中,硫化物是锅炉高温腐蚀的主要因素,对于含硫量大于2.5%的高硫煤,在低氧(O2浓度在0.5%左右)气氛中易发生水冷壁高温腐蚀。同时火焰直接接近水冷壁,且在局部高热负荷下也易发生高温腐蚀。总之,发生高温腐蚀最重要的内因条件是燃料中含硫量较高,主要的外部条件是高烟温引起水冷壁的高管壁温度和煤粉火焰贴墙,以及壁面处于还原性气氛中等。