超临界机组防止高温氧化皮集聚脱落造成设备损害的技术措施

防止高温氧化皮脱落对机组造成危害的技术措施高温氧化皮是指金属与高温蒸汽中的氧发生氧化反应而生成的氧化物。在我国高温氧化皮研究是在2000年以后正式被提上议程，随着超临界发电机组在国内的不断投产，防止高温氧化皮生成、脱落对机组安全运行造成的危害越来越被重视。

一、高温氧化皮的特性

1、高温氧化皮生成具有阶段性：高温蒸汽管道的氧化皮在560℃以下生成非常慢，在560℃~590℃之间生成较快，超过590℃~620℃之间生成速度很快（超临界机组设备厂家和运行规程规定，锅炉主汽温度禁止超过590℃，一是考虑金属应力变形，二是考虑氧化皮问题），620℃以上又呈下降趋势。也就是说高温氧化皮生成具有阶段性。以前125MW机组、200MW 及300MW强制循环机组，由于温度不超过560℃，很少考虑氧化皮问题。

2、高温氧化皮随着机组连续运行时间延长厚度会逐渐增加，达到一定厚度会脱落，特别是在温度突变时，脱落速度会加快且成片脱落。

3、高温氧化皮开始生成速度较快，当形成氧化膜层后，生成速度逐渐减缓。

4、不同钢材抗氧化皮性能所有不同。

二、氧化皮脱落的危害及处理

1、机组连续运行时间越长，氧化皮层越厚，氧化皮脱落的可能性越大；温度反复突变，氧化皮越容易脱落。运行中氧化皮脱落，对汽轮机喷嘴、阀芯、叶片等部件产生冲击，容易损坏汽机部件。锅炉停炉及点火过程中，由于管道没有蒸汽流动或蒸汽量很小，脱落的氧化皮就会沉积在管道的下部或联箱的底部，容易造成部分管道的流通面积减小，在机组并网后锅炉燃料增加，烟温逐渐升高，部分流通面减小的过热器管因得不到蒸汽的充分冷却，就会超温，金属的分子结构发生改变，强度下降最后爆管。

2、防止氧化皮大面积快速脱落，一是保持温度升降平稳，避免大起大落，也就是在正常运行调整中，避免给水量大幅变化、减温水阀门突开突关；二是机组连续运行一段时间后（一般为2200小时），采用降温降压大流量冲刷一次，使已形成一定厚度但量不是太大的氧化皮脱落，随着蒸汽带走。这里所说的降温降压大流量冲洗，是指汽机调门全开，主汽和再热汽温度降至520℃，维持85%左右额定负荷运行4~6个小时。为什么选择这样的参数，原因如下：一、这样的参数，锅炉已达额定蒸汽量即大流量；二、降温降压的目的是增大蒸汽流量，提高锅炉管道蒸汽的流速，增强冲洗效果；三、汽机调门全开目的是降低进入汽轮机叶片等设备的流速，减少蒸汽携带的固态氧化皮对设备的冲击而可能造成的损害；四、主汽温度选

择520℃是为保证汽轮机末级叶片不受蒸气湿度的侵害，同时考虑氧化皮不致快速脱落而伤害汽轮机叶片；五、4~6个小时，考虑金属缓慢降至520℃，主蒸汽管道和再热蒸汽管道的内外壁由于冷却不同步及氧化皮大部分脱落所需要的大概时间。（由于#2机组主气门临时滤网未拆，为防止氧化皮堵塞滤网，当前阶段正常运行时暂不执行大流量冲洗）

3、处置沉积在锅炉过热器和再热器管道中的氧化皮的常用方法。①氧化皮严重一般是请专业清洗公司在机组大修中进行酸洗，此法效果明显，但成本高、工作量大、耗用时间较长，环境污染较大，虽然酸洗的废液可以排入渣灰系统中和部分废液但不可能完全反应。②进行反吹扫，有的锅炉在过热器和再热器联箱上预留接口，可以用压缩空气或临炉的蒸汽通过接口进行反向吹扫，通过疏水、361阀和水冷壁放水排除氧化皮。③水冲洗，从减温器向过热器进水，通过疏水、361阀和水冷壁放水排除氧化皮。④停炉前吹扫，停机不停炉，利用汽机高低压旁路升压减压进行吹扫，可以除去部分氧化皮。⑤冲转前冲洗，机组停运后金属冷却收缩，管道内的氧化皮会大量脱落沉积在过热器管道内，加之停炉保护不当，管道内又会发生低温腐蚀铁锈，锅炉点火升温升压过程中，金属膨胀，又有部分氧化皮脱落，很容易造成管道堵塞，当炉膛温度达到一定程度时，管子就会超温，如继续升负荷，管道就会超温爆管。所以氧化皮堵塞爆管一般都在机组并网后的1~2日内发生。因此冲转前进行冲管是清除沉积氧化皮，防止管道爆破的有效而简单的方法。此方法就是把汽温升至410℃~~420℃，压力升至6.5MPa左右,然后全开汽机高低压旁路迅速降压至4MPa左右，反复多次，对蒸汽管道进行快速降压冲洗，以冲走管道中沉积的氧化皮和冲管时压力突变而脱落的氧化皮。从而确保机组不因氧化皮脱落堵塞过热器、再热器管道所引发的爆管事故。

三、正常运行时控制氧化皮生成速度及防止集聚脱落的具体措施

1.机组正常运行中加强对受热面的热偏差监视和调整，严格控制受热面蒸汽温度和金属温

度，任何情况下严禁锅炉超温运行。

2.锅炉正常运行时，主、再热蒸汽温度必须控制在设备厂家及运行规程规定的范围内。两

侧温差不超过10℃，发现异常及时处理，为减缓氧化皮的生成速度，主汽温度现暂维持在550℃~560℃之间运行。

3.正常运行时，为防止屏式过热器超温，应严格控制屏过出口汽温不大于540℃。

4.正常运行时屏过出口管壁温度小于580℃，末级过热器、再热器出口管壁温度小于605℃。

报警值降低10～20℃

5.运行期间主蒸汽温度调整以水煤比作为主要调整手段，辅以减温水和风量调整。再热蒸

汽以烟气挡板调整为主，尽量减少减温水使用量。

6.正常运行时，在调整减温水过程中要根据汽温偏离的大小及减温器后温度变化趋势进行

调整，减温水调门操作要缓慢，防止出现减温水调门大幅开关。正常情况下减温水调整门开度每次调整幅度不超过10%，如需再次调整，则要间隔1~2分钟左右。一级减温器后温度变化速率不超过4℃/min，幅值不大于12℃，二级减温器后温度变化速率不大于3℃/min，幅值不超过9℃，过热器出口温度变化速率不大于2℃/min，幅值不超过6℃。

机组在正常运行中一级减温器后温度必须高于饱和温度10℃以上，二级减温器出口温度必须高于饱和温度20℃；再热蒸汽事故减温器后出口温度必须高于饱和温度20℃，防止再热器U型管下部积水。

7.负荷≤80MW时，尽量避免使用过热器二级减温水和再热器减温水，如确需使用减温水，

务必间断、小幅投入，不得连续、大开大关减温水调节门，具体限值参照第6条正常运行时的规定。

8.在蒸汽温度调整过程中要加强受热面金属温度监视，蒸汽温度的调整要以金属温度不超

限为前提，金属温度超限必须适当降低蒸汽温度或降低机组负荷并查找原因进行处理。

9.机组负荷300MW以上时升降负荷速率不超过5MW/min，负荷小于300MW时升降速率不超

过3MW/min，当前升降负荷应按照《#2机CCS方式下负荷升降及定滑压运行方案》执行。

10.锅炉燃烧调整以压力偏置，水煤比偏置，升降负荷速率协同控制。

11.锅炉运行中在进行负荷调整、启、停制粉系统、投停气枪、炉膛或烟道吹灰等操作以及

煤质发生变化时都将对蒸汽系统产生扰动，在上述情况下要特别注意蒸汽温度和壁温的监视和煤水比调整。

12.当机组负荷较高，烟温超过680℃时且有管壁超温现象，应及时投入炉膛吹灰，同时通

过开大燃烬风门，减小上层磨煤量、增大水煤比、增加下层磨煤量，适当减小风量的方法控制管壁温度，通过以上操作，管壁温度仍超温，应立即汇报项目部和业主领导，采用降低负荷，调整磨煤机运行方式或降低给水温度等方法进行处理并组织分析，找出原因，采取对策。

13.严格执行锅炉炉本体吹灰规定，确保各受热面清洁，减少热偏差。