直流锅炉氧化皮控制措施

总结
困扰现在运行的超临界锅炉的主要问题就是氧化皮脱落导致 的超温爆管。我们运行人员正常运行中能控制的主要措施就是从 两方面考虑：通过控制汽温不超限来控制受热面氧化皮的生成速 度；通过控制温度变化速率来控制氧化皮发生集中脱落。
集中脱落的氧化皮照片
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a、如果在锅炉投运之前，通过严格的酸洗和吹管两个环节，将 金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，吹扫过程中或整机调试 的初期，当锅炉运行在亚临界低参数工况下（此时温度不会超过 570℃），使管道内壁形成致密的、不易脱落的氧化膜（由Fe2O3和 Fe3O4组成，这种氧化膜和金属的基体结合很牢固，只有在有腐蚀介 质和应力条件下才会被破坏）。当日后机组运行于超临界工况下， 温度超过570℃时，这种氧化膜可以保护或减缓钢材的进一步氧化， 同时自身也可以相对长期地保留。采用加氧运行，可加速形成上述 氧化膜。
直流锅炉氧化皮控制措施
主讲人：支 刚
2009年7月12日
超临界直流锅炉，受热面超温将引起金属组织老化，产 生蠕变爆管，受热面高温氧化腐蚀将导致管壁减薄而爆管。 经研究表明，在材质、压力一定的情况下，工质温度和运行 时间对氧化皮生成起主导作用，一般运行时间和氧化皮生成 速度基本呈线性关系，温度超过一定的限额，对氧化皮厚度 的影响较为明显。因此，控制管子壁温是减缓氧化皮生成速 度的最为重要措施之一，而一旦氧化皮大量松落后积在管道 堵塞管道，引起相应的受热面管璧金属超温，最终导致受热 面爆管机组强迫停机。这样就会形成一种恶性循环。
在450℃以上，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由 Fe2O3和Fe3O4组成，Fe2O3和Fe3O4都比较致密，可以保护或减缓钢 材的进一步氧化。在570℃以上，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成 的氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO三层组成，FeO在最内层，FeO是不致 密的，破坏了整个氧化膜的稳定性，氧化膜易于脱落。因此，过热 蒸汽管道内壁在运行后所形成的氧化膜可分为两种情况：
要服从金属温度，金属温度超温要视情况降低蒸汽温度运行。运 行中发现金属温度超过允许值，通过降低蒸汽温度和运行方式调 整以及蒸汽吹灰无效要考虑降低机组的负荷运行；当出现金属温 度普遍超温经调整无效，降负荷处理仍无法恢复到允许值以下要 逐级汇报；任何时候不允许蒸汽参数和受热面金属温度长时间超 过允许值运行。
运行中发现受热面蒸汽和金属温度偏差大要积极查找原因进行处 理。检查两侧送、引风机出力是否合适，各层二次风挡板和燃尽风挡 板开度是否一致，通过各氧量表和尾部烟道的烟温显示以及受热面的 金属温度分布分析炉膛的热工况是否均匀。发现异常及时组织处理。
生产过程中防止氧化皮生成及脱落的措施
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。
氧化皮的危害
（1）氧化皮堵塞管道，引起相应的受热面管璧金属超温，最终 导致机组强迫停机。 （2）长期的氧化皮脱落，使管壁变薄，强度变差，直至爆管。 （3）一些机组为了减缓氧化皮剥落，采用降参数运行，牺牲了 机组的效率。 （4）锅炉过热器﹑再热器﹑主蒸汽管道及再热蒸汽管道内剥落 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。 （5）检修周期缩短，维护费用上升。 （6）上述各种情况导致机组运行的安全性﹑可靠性及经济性均 大幅度降低。
A、机组正常运行中受热面温度变化率控制 B、机组滑参数停机温度变化率控制 C、机组事故停机温度变化率控制 D、机组冷态启动过程中温度变化率控制 E、机组热态启动过程中温度变化率控制 F、机组启动期间加强疏水的回收和排放管理，防止不合格的疏水进入主
系统，防止前级系统产生的氧化皮进入后级系统
生产过程中防止氧化皮生成及脱落的措施
因此，在新锅炉投产前，一定要对锅炉进行酸洗，全部去 除制造加工时形成的易脱落氧化层，然后重新钝化，以利在机 组运行时形成良好的氧化层。同时，在基建调试期间也可以考 虑对过热器和再热器管道进行加氧吹扫，将易脱落的氧化层颗 粒冲掉的同时加速形成坚固的氧化层，否则，在投运后会产生 严重的氧化皮问题。
氧化皮的形成机理及特点
4、加强运行金属温度监督和停炉后受热面的检查。 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。 停炉后有机会对受热面管进行抽样和对金属温度高的管屏割管检 查，氧化皮沉积严重及时进行清理。
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氧化皮的形成机理及特点
b、如果在锅炉投运之前，酸洗和吹管两个环节不过关，未 将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，则投运后很难形成 致密的﹑不易脱落的氧化膜。这种易脱落的氧化膜在机组投运后 产生恶性循环：脱落→氧化→再脱落→再氧化，最终形成大量的 氧化皮。
生产过程中防止氧化皮生成及脱落的措施
1、严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温运行。 由于受热面可能存在较大的热偏差，受热面蒸汽温度的控制
生产过程中防止氧化皮生成及脱落的措施
2、加强受热面的热偏差监视和调整，防止受热面局部长期超温运行。 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℃，并且运行中按照温度高点控制蒸汽温度。为防止炉膛热 工况扰动造成受热面超温，正常运行中一、二级减温水应处于可调整 的中间位置，再热器事故减温水应处于备用状态。
氧化皮的形成机理及特点
过热蒸汽管道内氧化膜的形成分为制造加工和运行后两个 阶段。
过热蒸汽管道制造加工过程中氧化膜的形成是在570℃以 上的高温制造条件下，由空气中的氧和金属结合形成的。该氧 化膜分三层，由钢表面起向外依此为FeO﹑Fe3O4﹑Fe2O3。试 验表明：与金属基体相连的FeO层结构疏松，晶格缺陷多，当 温度低于570℃时结构不稳定，容易脱落，或在半脱落层部位 发生腐蚀。