锅炉高温受热面氧化皮的研究与控制
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是一种新一代的高效节能锅炉，其高温受热面处于极端的工作条件下，容易发生氧化皮脱落问题。
本文将探讨超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落的原因，并提出相应的治理措施。
1. 高温氧化作用：高温下，锅炉受热面的金属材料容易与氧气反应，形成氧化物。
这些氧化物会沉积在受热面上形成氧化皮，进而脱落。
2. 烟气侵蚀：锅炉燃料燃烧产生的烟气中含有大量的气体和颗粒物，其中包括酸性物质，如二氧化硫和二氧化氮等。
这些酸性物质会侵蚀受热面，导致氧化皮脱落。
3. 热应力作用：超超临界锅炉高温受热面由于长期承受高温烟气的冲击，会引起受热面的热胀冷缩。
这种热应力会使氧化皮与基材之间的结合变弱，从而加速氧化皮的脱落。
1. 材料选用：使用耐热、抗氧化性能好的材料作为受热面，以提高锅炉的耐温性和抗氧化性能。
常用的材料有铬钼钢和镍基高温合金等。
2. 涂层处理：在受热面表面涂覆一层抗氧化的涂层，以提高受热面的抗氧化性能和耐蚀性。
常用的涂层材料有铁铝高温涂层和陶瓷涂层等。
3. 清洗除锈：定期对受热面进行清洗除锈工作，以去除氧化皮和其他污垢，减少氧化皮的形成和脱落。
4. 热应力控制：通过优化锅炉的运行参数和调整受热面的结构设计，减少受热面的热应力，延缓氧化皮的脱落。
5. 烟气净化：增加烟气净化的设备，如脱硫装置和脱硝装置等，减少烟气中的酸性物质含量，减少受热面的侵蚀和氧化皮的脱落。
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落是一个复杂的问题，需要综合考虑材料性能、涂层处理、清洗除锈、热应力控制和烟气净化等因素。
通过采取综合治理措施，可以有效延缓氧化皮的形成和脱落，提高锅炉的运行效率和安全性。
锅炉高温受热面氧化皮的分析研究
锅炉高温受热面氧化皮的分析研究摘要：锅炉受热面管若产生氧化皮将会对锅炉的运行有着极大的危害。
因此，对锅炉受热面管氧化皮进行检测历来都是预防锅炉爆管的重要手段。
而超声波技术的应用，则对锅炉受热面管氧化皮的检测有了极大的帮助。
基于此，本文就锅炉受热面管氧化皮的超声波检测进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。
关键词：受热面；氧化皮；预控措施引言随着锅炉使用时间的增加，氧化皮往往容易产生氧化皮，由于氧化皮与钢管基材膨胀系数差异较大，在停炉冷却过程中，氧化皮因受力脱落，堆积堵塞受热面管，如检查清洗不彻底，会导致锅炉在超温爆管后重新启动。
为了防止爆管事故的发生，必须减少和避免氧化物剥落和积累。
虽然对氧化皮问题采取了不同的处理方法，但对氧化皮产生的原因、规律及预防措施尚无系统的研究。
因此，本文对这些问题进行了探讨。
1.氧化皮的生成机理及危害1.1 氧化皮的生成机理在亚临界及以上机组的锅炉高温段受热面管内，过热蒸汽温度都大于540℃，此时的高温水蒸汽与金属材料中的铁直接反应，生成Fe3O4并放出H2，且温度越高，这种蒸汽腐蚀就越剧烈，具体化学反应式如下：3Fe＋4H2O→Fe3O4＋4H2 （1）蒸汽温度的不同反应产生的氧化皮组成也有所区别。
当温度小于570℃时，产生的氧化皮主要由Fe3O4和Fe2O3构成，形成的氧化皮组织较为致密，可以避免基体母材的进一步氧化；但当温度大于570℃时，产生的氧化皮主要由Fe2O3、Fe3O4和FeO构成，其中Fe2O3在最外侧，Fe3O4在中间，FeO在最里侧，此时形成的氧化皮组织疏松，致密性差，易受外界作用，从而使基体母材不断与高温水蒸汽发生化学反应，加剧了氧化皮的生成。
1.2 氧化皮的危害高温受热面管氧化皮问题一直是困扰电站锅炉安全运行的重要因素。
氧化皮的导热系数比基体母材低，当产生氧化皮后，会影响传热效果，易造成管壁超温，管壁超温反过来又会使氧化皮的厚度增加，如此形成恶性循环。
电厂锅炉高温受热面氧化皮生成剥离机理与运行控制措施
电厂锅炉高温受热面氧化皮生成剥离机理与运行控制措施国家能源集团广东公司台山电厂广东 529200电厂锅炉高温受热面管道内氧化皮生成、脱落是目前国内机组普遍存在的现象，其危害巨大主要有以下几个方面：1、受热面脱落的氧化皮堵塞受热面管道，引起堵塞的受热面管壁金属超温，最终导致机组强迫停运。
2、氧化皮的逐渐脱落使受热面管壁变薄，管子强度变弱，直至发生爆管。
3、锅炉受热面管道内脱落的氧化皮随着蒸汽流向汽轮机，由于氧化皮为坚固的固体颗粒，再加上蒸汽的高流速高动能，在流经汽轮机时将严重损伤汽轮机通流部分，导致汽轮机通流部分效率降低，严重时必须更换叶片。
锅炉受热面管道内氧化膜的形成有两个时期，一是在受热面管道制造加工过程中形成，一是在机组运行过程中形成。
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，由空气中的氧和管壁金属相结合形成的。
氧化膜分为三层，由钢表面起向外依次为 FeO 、Fe3O4 、 Fe2O3。
与内管壁金属基体相连的 FeO 层因为结构疏松，晶格缺陷多，当温度低于 570℃时结构变得不稳定，会分解为Fe3O4 和 Fe，破坏了整个氧化膜的稳定性使其容易脱落。
因此新机组投产前，锅炉一定要进行酸洗，全部去除制造加工时形成的易脱落氧化层，并对受热面管壁进行重新钝化，以利于在机组运行时形成良好的具有保护性质的氧化层。
如果酸洗和吹管两个环节不过关，未彻底将管道内易脱落的氧化膜清除干净，那么在锅炉投运后就很难形成致密的、不易脱落的具有保护性质的氧化膜。
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。
高于 570℃受热面管内壁氧化层结构正常运行中高温受热面管内壁生成氧化膜是个自然的过程，在开始时形成速度很快，一旦形成后氧化速度便变慢了，与时间呈抛物线关系。
在 450℃～ 570℃，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成由 Fe2O3 和 Fe3O4 组成的氧化膜，这层氧化膜比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前煤电行业的重要技术装备之一，具有高效、节能、环保等优势。
而在超超临界锅炉中，高温受热面氧化皮脱落问题一直存在，极大地影响了锅炉的安全稳定运行。
因此，本文将从氧化皮脱落原因出发，结合治理方法进行分析和探讨。
一、氧化皮脱落的原因（一）锅炉设备本身原因1.锅炉受热面设计不合理，导致高温部位温差大，容易导致氧化皮脱落。
2.使用不合适的材料，使受热面在高温和高压条件下易形变、易脆化，进而影响受热面的脱落问题。
3.受热面的加工质量不合格，如表面光洁度差、残留应力大，会导致受热面氧化皮质量差、易脱落等。
（二）运行条件原因1.过量热流通，超过受热面耐热极限，导致受热面温度过高，氧化皮形成与脱落问题突出。
2.燃料不纯，煤粉不能完全燃烧，会堆积在受热面上，导致脱落。
3.水质不良，水质中存在高浓度的溶解氧、CO2等物质，影响受热面材料的稳定性和抗氧化能力。
（三）操作原因1.启停操作频繁，使得锅炉设备更加容易受到温度、温差的变化，导致受热面氧化皮脱落。
2.锅炉的清洗不及时、清洗不彻底，导致受热面上的氧化皮积累，进而形成较大的氧化皮，加剧脱落问题。
二、治理方法针对氧化皮脱落的原因，可以采取以下治理方法：（一）锅炉设备本身治理1.改变受热面结构设计，避免锅炉扭曲、变形，尽量减少应力。
2.选用高温、高压下能够提高材料抗氧化、抗脱落能力的高温合金材料。
3.加强受热面的加工质量，提高表面光洁度，降低表面残余应力。
（二）运行条件治理1.加强热流量的控制，避免过量热流，将蒸汽压力、出口温度控制在正常范围内。
2.优化燃烧工艺，严格控制煤粉的燃烧效果，避免其堆积在受热面上。
3.严格控制水质，加强锅炉水处理，降低水质中的溶解氧、CO2等物质含量。
（三）操作治理1.采取合理的启停操作，避免锅炉受热面温度变化过大。
2.加强清洗和维护工作，定期对受热面进行清洗，保持受热面的干净和稳定。
综上所述，针对超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题，需要综合考虑锅炉设备本身、运行条件和操作等多个方面，采取科学合理的治理方法，才能有效地解决这一问题，确保锅炉的安全稳定运行。
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落机理研究
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落机理研究摘要：基于基于华能沁北发电有限责任公司2号机组，高温再热器弯头管四次连续氧化脱落检查结果，对锅炉管内壁氧化皮剥落部位进行氧化皮生长的跟踪研究，分析得到氧化皮形成及剥落的规律。
结果表明在高温运行状况下：氧化皮的生成速度取决于金属管壁温度, 氧化皮的剥落主要取决于氧化皮与金属基体的温差及温度变化速率。
严格控制管壁温度及温度变化，是控制氧化皮产生、剥落的关键；前弯头氧化皮堆积量明显低于后弯头，且堆积量主要集中在4~80屏温度较高的位置。
从锅炉运行中受热面温度控制、受热面温度波动控制等几个方面提出了预防和减少锅炉高温受热面管内氧化皮的形成及剥落的措施。
关键词：超临界机组;过热器;氧化皮;脱落;措施随着锅炉运行时间的延长，在高温再热器管道内部会逐渐生成氧化皮，氧化皮剥落会堵塞管道引起局部过热，导致过热器、再热器爆管;同时剥落的氧化皮被带入汽轮机，引起固粒侵蚀导致损伤汽轮机叶片，污染水汽品质。
因此采取有效手段在运行中加强对锅炉受热面温度的控制，抑制氧化皮生成和剥落，以及在检修中消除氧化皮的影响，对机组安全运行至关重要[1]。
施万森对锅炉受热面高温腐蚀及预防措施做出了总结[2]，官民健等针对锅炉受热面的化学腐蚀问题进行了原理分析，并总结出了腐蚀后的补救手段[3]，但针对高温再热器氧化皮检测结果进行分析相关的文献较少。
本文结合华能沁北发电有限责任公司2×600MW超临界机组锅炉高温再热器受热面管氧化皮形成及脱落的实际情况，分析了氧化皮形成的机理、原因及采取的对策。
1 设备概况华能沁北发电有限责任公司一期两台600MW超临界国产化燃煤机组，为我国首座600MW超临界燃煤机组国产化的依托电厂，锅炉采用东方锅炉（集团）股份有限公司引进日本巴布科克-日立公司技术制造的DG1900/25.4—Ⅱ1型锅炉，设计供电煤耗297.3克/千瓦时。
锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
浅谈锅炉受热面氧化皮脱落原因分析及防治措施
浅谈锅炉受热面氧化皮脱落原因分析及防治措施随着超临界发电技术的发展，特别是锅炉内部温度参数的逐步升高，导致了氧化皮脱落的机组爆管事故越来越多。
由于这种氧化皮的形成对锅炉内部产生较大的危害，从而造成一些不必要的损失，因此，如何减缓超临界机组氧化皮脱落速度，进一步提高锅炉机组的安全性是目前科技工作者亟待研究分析与解决的关键性技术性难点。
本文通过对锅炉受热面氧化皮概述以及其脱落原因的分析，进而提出一系列较为科学的防治措施，为锅炉机组研究人员提供一些建议与参考。
标签：锅炉受热面氧化皮脱落原因分析及防治措施目前在国内锅炉火力发电机组中，超临界锅炉高温受热面不锈钢管内壁受到蒸汽氧化，从而引发其内部氧化皮层产生堵塞爆管的现象。
国内不少学者针对锅炉受热面氧化皮脱落的问题原因分析以及防治措施进行了一系列的研究与调查工作，目前已经寻找到可以在一定程度上积极应对氧化皮脱落问题的有效措施，但是目前技术领域还无法彻底解决氧化皮的形成与脱落的根本性问题。
为此，我们应当首先了解氧化皮所产生的危害性作用。
锅炉在运行的过程中，因为蒸汽侧氧化皮的形成与脱落造成的主要危害主要集中在如下四个方面：第一：在一定程度上阻碍锅炉内部蒸汽的流动，从而使得锅炉内壁温度大幅度升高，导致锅炉炉管泄漏。
第二：氧化皮自身存在绝热的属性，这种属性容易引起受热面管内的金属壁的温度上升，从而影响了受热面管金属璧的使用寿命。
第三：脱落的氧化皮容易被带入整个机组的汽机内，会损伤内部的一些器件。
第四：由于氧化皮存在一定的污染，氧化皮在锅炉内壁的形成容易造成内部汽水的污染，从而影响锅炉内壁汽水的质量。
一、锅炉受热面氧化皮概述及脱落原因分析1.氧化皮的形成与脱落机制1.1氧化皮的形成机制随着目前机组超临界发电技术的发展，特别是锅炉内部温度参数的显著提高，因为氧化皮脱落造成的机组爆管事故越来越多。
那么氧化皮的形成到底有哪些步骤呢？我们可以进行一个有趣地描述，当超临界机组蒸汽参数高，主蒸汽温度均在570℃，如果在此温度之下，水蒸汽自身的氧化性较强，锅炉内壁上产生蒸汽氧化是一种必然的现象。
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前国内外最先进、效率最高的一类锅炉，其高温受热面是其重要组成部分，但在运行中存在着氧化皮脱落的问题。
本文将围绕超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理展开探讨。
1.1 高温、高压条件下金属氧化皮的生成超超临界锅炉所采用的高温、高压条件将使得管壁表面产生一层难以消除的氧化皮，这层氧化皮不仅影响了传热效果，还降低了管道的使用寿命。
1.2 循环腐蚀在超超临界锅炉内部，受到循环腐蚀的影响，导致高温受热面的金属腐蚀加速，连接处的氧化皮更容易脱落。
1.3 操作不当在锅炉操作中，如水质不达标、操作参数设置不恰当等问题，也会导致高温受热面氧化皮脱落的现象。
2.1 降低传热效率高温受热面氧化皮的脱落，将直接导致传热效果的减弱，降低了锅炉的工作效率。
2.2 引发事故高温受热面氧化皮脱落会加剧锅炉的损坏，甚至引发爆炸事故，对设备和人员造成危害。
2.3 增加维护成本高温受热面氧化皮脱落不仅影响了设备的寿命，同时还增加了维护成本，对锅炉的正常运行造成了不利影响。
3.1 提高水质提高水质是预防高温受热面氧化皮脱落的有效途径。
采用优质纯水，配套水处理剂等方式，可以有效降低循环腐蚀的程度，减少氧化皮的生成。
定期检查和维护超超临界锅炉的高温受热面，及时发现和处理氧化皮脱落的问题，保证设备的正常运行。
3.3 选用高质量耐高温材料在超超临界锅炉的设计和制造过程中，应该选择优质的耐高温材料，提高高温受热面的抗氧化能力，延长设备的使用寿命。
3.4 控制操作参数在锅炉操作过程中，要合理控制操作参数，确保操作的稳定性和安全性，避免因为操作不当而引起高温受热面氧化皮脱落的问题。
3.5 加强监测与管理加强对超超临界锅炉的监测与管理，在运行过程中及时发现问题，采取有效措施进行处理，确保设备的正常运行。
四、结语超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落的问题是目前工业生产中比较普遍的问题，对设备运行和安全造成了不小的影响。
600MW机组锅炉高温受热面氧化皮剥落原因分析及防治措施
600MW机组锅炉高温受热面氧化皮剥落原因分析及防治措施陈俊广东红海湾发电有限公司摘要:针对某电厂2号机组600MW锅炉过热器氧化皮剥落堵塞过热管造成管壁超温爆管的问题,对锅炉管道爆口附近铁素体钢(T23/T91)管样的金相组织及氧化皮成分与结构进行分析,得到了氧化皮的生成及剥落机理,结果表明在高温运行状况下:氧化皮的生成速度取决于金属管壁温度和钢材的抗氧化性能;氧化皮的剥落主要取决于氧化皮与金属基体的温差及温度变化速率。
从锅炉运行调整、化学清洗和加强检查等方面提出了预防和减少锅炉高温受热面管内氧化皮的形成及剥落的措施。
这些防治措施可有效地减少因氧化皮形成及剥落而引起管束超温爆管的事故,提高了机组的可靠性。
关键词:600MW机组;超临界压力锅炉;高温受热面;氧化皮产生;氧化皮剥落;爆管1设备及爆管情况简介1、1设备情况某电厂2号机组600MW锅炉是由哈尔滨锅炉有限责任公司引进三井巴布科克能源公司技术生产的超临界参数变压运行直流锅炉[1],为单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构II型锅炉。
锅炉燃烧方式为前后墙对冲燃烧,前后墙各布置3层的低NOx轴向旋流燃烧器,每层各有5只,前墙最下层5只燃烧器配置等离子点火装置取代点火油枪[2]。
锅炉设计煤种为神府东胜烟煤,校核煤种为山西晋北烟煤。
水冷壁和包墙过热器材质为15C rMoG,屏壁过热器材质为SA213-T91和SA213-TP347H,末级过热器材质为SA213-T91和SA213-TP347H,高温再热器材质为12Cr1MoV G(入口段)、SA213-T91(中间段)和SA213-TP347H(出口段)。
1、2爆管情况2008年3月8日,2号机组锅炉在启动后带正常负荷运行一天,因为过热器氧化皮剥落堵塞过热器蒸汽管道(发生在屏壁过热器及末级过热器处),导致锅炉爆管。
2号机组解列锅炉通风冷却后,检修人员进入锅炉内检查,发现从锅炉左数第9屏14管(从外围向内围数)、11屏1管、22屏4管入口管段爆管,爆口位置全部位于T91与TP347H异种钢焊口上方约10mm 的T91管道。
锅炉高温受热面氧化皮形成机理及防治措施
锅炉高温受热面氧化皮形成机理及防治措施发布时间：2022-01-11T05:17:03.526Z 来源：《当代电力文化》2021年29期作者：侯启聪[导读] 氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物，由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。
侯启聪大唐山东电力检修运营有限公司山东青岛 266500摘要：氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物，由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。
其中氧化亚铁结构非常疏松，致密性最差极易发生断裂，而四氧化三铁、三氧化二铁结构相对致密，具有一定的保护性关键词：氧化皮；形成原因；防范措施1、氧化皮问题现状及危害锅炉受热面管内氧化皮问题，国际上已经出现和研究了将近50年。
上世纪90年代，超超临界火电机组诞生，蒸汽温度达到600℃ /600℃机组效率达到44-45%，供电煤耗达到280g/kWh，在显示优越经济性的同时，伴随着出现了过热器及再热器氧化皮问题。
亚临界机组正常运行温度（541℃）此时炉内受热面实际温度（ 541℃＋ 50℃＝ 591℃）；超临界机组正常运行温度（571℃）此时炉内受热面实际温度（571℃＋ 50℃＝ 621℃）；经研究蒸汽温度在538 ℃以下，锅炉一般不发生氧化皮剥落的问题，而蒸汽温度在570℃以上时受热面就会发生所生成的氧化皮剥落事故，特别是超临界锅炉不可避免产生氧化皮脱落。
氧化皮主要造成两类安全性问题（1）道的蒸汽侧氧化导致锅炉局部过热，超温爆管，降低机组可用率（2）汽轮机叶片固体颗粒侵蚀（SPE）2、氧化皮生成机理在氧化过程中，金属的氧化是通过氧离子和金属离子的扩散来进行的，金属氧化的本质涉及正负离子的扩散。
正是由于金属及所处反应环境中，离子浓度，化学位，电位的不平衡势差促使了离子的扩散，成为金属氧化的内部原动力。
在高温水蒸气环境下由于蒸汽分解产生的氧分压大于由氧化铁和其他合金氧化物解离产生的氧分压，使得氧离子能比较容易的通过氧化层不断到达内部氧化界面形成铁铬尖晶层，同时金属提供必须的电子和金属离子，从内部扩散穿过氧化层，到达外部界面构成铁磁体层，从而形成初始的双层氧化层。
锅炉受热面高温氧化皮问题分析
（ｉ ｇｕｐｏｉｃ ｐ ｃ ｌ ｑ ｉｍ ｎ ｓｆｅ ｕ ｅｖ ｉ ｓｅｔ ｎｉｓｔｔ， Ｊ ｎ ｓ ｒｖ ｅｓｅｉ ｕ ｅｔ ａ ｔ ｓｐ ｒｉ ｏ ｉ ｐｃｉ ｔｕｅ ａ ｎ ａｅ ｐ ｙｙ ｓｎ ｎ ｏ ｎｉ
ｎ ｎｏｇｂａ ｃ ， ａｔｎ ２ ０ ， ｈｎ ） ａ ｔ ｒｎｈ Ｎ ｎｏ ｇ ６ １ Ｃ ｉａ ｎ ２ １
２ 氧 化 皮 的脱 落
氧化 皮 的脱 落有 两个 主要条 件 ： １ 氧 化 层 达 到 一 定 厚 度 ， 常 不 锈 钢 为 ） 通
０ １ｍｍ。 ． 铬钼 钢为 ０ ２— ． ｍ； ． ０ ５ｍ
２ 温度 变化 幅度 大 ， 度快 ， ） 速 频率 高 。
氧化 皮 的脱 落 主要是 由于 氧化皮 与金属 基体 的热 膨 胀 系 数 不 一 样 造 成 的 。Ｓ 一２ ３ Ｐ ４４ Ｔ
当金 属 温度 大 于 ５ ０ ｏ ， 的氧化 速 度 会 ７ Ｃ时 铁
层 ，ｅ Ｆ Ｏ致 密性 差 ， 坏 了整 个 氧 化 膜 的稳 定 性 ， 破
如 图 ２所示 。
大 大地增 加 ， （ ） 超 超 临界 机 组 的蒸 汽 温 度大 都 在
收 稿 Ｅ期 ：０ １—１ ２ ｔ ２１ ２— ３ 作 者 简 介 ： 晓 东 （９ ０一） 男 ， 苏南 通 人 ， 程 师 ， 要从 事 锅 炉 压 力 容 器 检 验研 究 工作 。 狄 １８ ， 江 工 主
第 ２期
狄晓东 ： 锅炉受热面高温氧化皮问题分析
・ １・ ３
无法生 成 Ｃ ２ 护氧 化层 。 ｒ０ 保
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｓ ｐ ｐｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｈｅ ｐ ｉ ｃ ｐｅ ｏ ｈ ｕｐ ｒ ｃ ｉｉａ ｏ ｉ ｒ ｓ ｒａ ｅ ｈ ｇ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｈｉ ａ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｔ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｔｅ ｓ ｅ ｒｔｃ ｌｂ ｌ ｅ ｕ ｆ ｃ ｉ ｈ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｌ ｍｅ ａ ｘ ｄ ｃ ｍｅ ｉ ｔ ｅｎ ａ ｄ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｉｎ ｏ ｈ ｔｌｏ ｉ ｎ ｅ ｄ ｒ ａ ｑ ａ ｔｏ ｎ ｔ ｌｏ ｉ ｏ ｎ ｏ ｂ ｉ ｇ， ｎ ｎ ｒ ｄ ｃ ｈ ｏ ｄ ｔ ｆｔ ｅ ｍｅ ａ ｘｄ ｅ ｇ ｎ ｅ ， ｑ ｒ ｄａｉｎ ａ ｄ ｏ
锅炉受热面氧化皮的形成、剥落及预防机理研究综述
锅炉受热面氧化皮的形成、剥落及预防机理研究综述发布时间：2021-04-25T14:03:00.990Z 来源：《中国电业》2021年3期作者：吴道财于文翔蔡浩[导读] 本文以华润某电厂2×600MW 超临界机组锅炉高温再热器管屏氧化皮形成、剥落及预防措施为基础开展分析和研究，为其它同类型的火电机组氧化皮的防治提供借鉴意义。
吴道财于文翔蔡浩概述：本文以华润某电厂2×600MW 超临界机组锅炉高温再热器管屏氧化皮形成、剥落及预防措施为基础开展分析和研究，为其它同类型的火电机组氧化皮的防治提供借鉴意义。
关键词：氧化皮；形成机理；剥落原因；预防措施。
1 引言随着我国超（超）临界火电厂技术的不断发展，锅炉受热面的蒸汽温度不断提高。
目前，我国既有蒸汽出口设计温度为570℃左右的超临界机组，也有蒸汽出口设计温度为600℃左右的超（超）临界机组。
据统计，我国各大发电集团因氧化皮剥落而导致管道超温爆管的事件时有发生，如何减缓氧化皮剥落堵塞导致的超温爆管，已成为火电机组锅炉亟需解决的问题。
因此，有必要就高温受热面氧化皮形成、剥落及预防措施开展全面的分析和研究,以便找出综合防治和处理管内氧化皮堆积的有效对策。
2 设备概况华润某电厂两台HG1885/25.4－YM1型超临界锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的，该锅炉采用单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。
高温再热器管束共计95 屏，每屏为 10 根U 形受热面管，规格为φ51×4.5mm，主要材质为 SA-213TP347H和SA-213T91。
高温过热器管束共计30 屏，每屏为 20 根U 形受热面管，规格为φ44.5×9.5mm，主要材质为 SA-213TP347H和SA-213T91。
屏式过热器管束共计30 屏，每屏为 28 根U 形受热面管，规格为φ38×7.5mm，管子主要材质为 SA-213TP347HFG和SA-213T91。
高温氧化皮的问题探讨和防治
高温氧化皮的问题探讨和防治梁学斌,何 文,王树伟(天津国华盘山发电有限责任公司,天津蓟县301900)摘 要:随着锅炉运行时间的延长,在锅炉过热器和高温再热器管道内部会逐渐生成氧化皮,氧化皮剥落会堵塞管道引起局部过热,导致过热器、再热器爆管;同时剥落的氧化皮被带入汽轮机,引起固粒侵蚀导致损伤汽轮机叶片,污染水汽品质。
因此采取有效手段在运行中加强对锅炉受热面温度的控制,抑制氧化皮生成和剥落,以及在检修中消除氧化皮的影响,对机组安全运行至关重要。
关键词:氧化皮;温度;剥落中图分类号:T K223.3+2 文献标识码:B 文章编号:100329171(2007)增刊220128203Research and Con trol of H igh Tem pera ture Ox ida tion Sk i nL iang Xue2b in,H e W en,W ang Shu2w ei(T ianjin Guohua Panshan Pow er Generati on Co.L td.,J ixian301900,Ch ina)Abstract:W ith the extensi on of bo iler operati on ti m e,oxidati on sk in could be found bo th in the super heater of bo ilers and the p i peline of h igh-temperature re2heaters.If the oxidati on sk in flakes off,the p i pelines could be blocked,and part of the p i pelines w ould be over-heated,p i pelines of super heaters and re2heaters could be burst.M eanw h ile,if the oxidati on sk in gets into the steam turbine,the turbine blade m igh t be dam aged due to so lid ero si on,and the w ater vapo r can be po lluted.T hus,it is essential fo r the safe operati on of the units to take effective m easures to contro l the temperature of bo iler be-heated surface during operati on,to inh ibit the generating of oxidati on sk in,and to remove the effect caused by oxidati on sk in in reparati on.Key words:oxidati on sk in;temperature;flak ing off0 机组概况天津国华盘山发电有限责任公司(下称盘电)1、2号锅炉是俄罗斯波道尔斯克奥尔忠尼启泽机器制造厂制造的Пп216502252545∗3(П276)型直流超临界参数锅炉,与列宁格勒金属制造厂的K2500224024型汽轮机配套,炉体为单炉膛,炉膛横断面尺寸为23×13.8m。
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前一种比较先进的高效率、低排放的燃煤锅炉，其超高的锅炉出口蒸汽参数和大容量的燃烧室使得其燃烧效率和热效率都得到了显著提高。
然而，随着使用时间的累积和高温受热面的氧化，锅炉壁面会出现大量氧化皮脱落和积灰，进而影响锅炉的正常运行和安全性。
本文将就超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落现象及其治理进行分析探讨。
一、氧化皮脱落的原因超超临界锅炉受热面高温区域由于受到长期的高温高压水蒸气冲击和化学腐蚀，锅炉钢材表面开始氧化，并产生了一层厚度不一的氧化皮。
因为氧化皮对钢材的防护，所以锅炉设计中一般会在钢材表面添加一些抗氧化剂以减缓氧化速度。
然而，氧化皮会因为多种原因导致脱落，造成大面积的积灰和氧化皮。
主要的原因如下：1. 过高温度。
在超超临界锅炉运行过程中，因为发电效率等多种因素诱导，高温区域的温度经常会在合理范围内趋近上限值。
一旦超出温度极限，就会加速钢材表面氧化皮的形成，过厚氧化皮会导致它出现不均匀热膨胀和层状剥落。
2. 渣侵蚀。
烟气中存在的氧化物和酸性气体与高温区域耐火材料形成化学反应，生成的氧化物和硫化物形成强酸或强碱物，并会带着高温颗粒物和水汽冲刷耐火材料表面，在锅炉受热面形成厚度不一的皮脱落，极大影响锅炉的运行寿命。
3. 振动冲击。
锅炉受热面由于烟气流动、煤渣灰渣清理等原因，会受到外界的振动冲击，这会使得钢材表面氧化皮的附着性下降，皮层出现脱落现象。
4. 设计不合理。
锅炉的结构设计和施工质量等因素也会导致氧化皮脱落。
比如，锅炉管孔的装配工艺不良或者管板结构设计不当，都可能会导致高温受热面氧化皮层脱落或掉块。
二、治理方法1. 坚持设备日常保养。
对于高温受热面，要定期检查消除可能引起氧化皮脱落的因素，比如恰当设置高温应力降，完善联机检修程序等设备保养工作。
2. 清洗积灰和氧化皮。
清洗装置对于积灰和氧化皮的清洗都能够起到改善设备环境、缩短停台时间、提高操作效率的作用。
锅炉高温受热面因氧化皮爆管问题的防治研究
效防止因减温水投入不 当而造 成管壁氧化皮爆管 。机组启
动 的过 程 中 尽 量 通 过 一 级 减 温 水 来 调 整 主 蒸 汽 温 度 ；
８ ０ Ｍｗ 负荷以下时 ，尽量少投用二级减温水 ，减少末级过 热器管壁温度的变化速率 。对于减温水 的使用 ，需要保持 其开度变化≤５ ，相邻 两次投入减 温水 的时 间间隔应大
０ 引 言
锅 炉高 温 受热 十 分 常见 ，但 是 在 受 热 的 过 程 中 常 因 氧
化皮脱落等 问题而引起爆管等安全事故 ，尤其是在临界机 组受热的情况下 ，其安全运行的稳定性必然大幅降低 。为
了消 除 安全 隐患 ，就 需 要对 锅 炉高 温 受 热 面 因氧 化 皮 爆 管
问题 进 行有 效 防治 。
到一 定 的厚 度 时 ，不锈 钢 厚度 为 ０ ． Ｉ ｍ ｍ，铬钼 钢 的厚 度 为 ０ 。 ２ ～Ｏ ． ５ ａｍ；二 是 需 要 判 断 金 属 材 料 与 氧 化 膜 之 间 的应 ｒ 力 是 否 达 到一个 临界值 。管 壁 的氧 化 皮 剥 落 还 由金 属 材料
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — １ ０ — ２ ４
中图分 类号
Ｔ Ｋ ２ ２ ３
自身决定。在实际情况中，氧化皮属 于金属化合物 的混合
物 ，剥 落情 况 会 随金 属 材料 膨 胀 系数 的不 同 而发 生 变 化 ， 易生 成 氧化 膜 的管 壁 是 奥 氏体 不 锈 钢 Ｔ Ｐ ２ ４ ７ Ｈ 和 铁 素 体 Ｔ ９ １ 钢 。对 剥 落 管 壁 控 制 不 当 时 ，会 出现 堵 塞 管 道 的 现
象 ，从而引发超温爆管的泄漏事故 。
２ 控 制 策 略
２ ． １ 制订 完 善的《 防止 氧化 皮集 中剥落 的技 术措 施》
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前燃煤发电设备中最先进的一种锅炉，其工作效率高、能源利用率高、污染排放低等优点使得其在发电行业得到了广泛应用。
随着设备运行时间的增长，超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题逐渐凸显出来，这严重影响了设备的安全性和经济性。
本文将探讨超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落的原因及治理措施。
一、问题分析1. 高温受热面氧化皮脱落的原因超超临界锅炉高温受热面主要由炉墙、炉顶和炉膛组成。
这些受热面在长时间高温、高压、高湿环境下容易产生氧化皮，且由于受热面受到高温烟气的冲击和流速变化，氧化皮容易脱落。
氧化皮脱落不仅会导致受热面温度升高，还会造成受热面的腐蚀和损坏，严重影响设备的使用寿命和安全性。
2. 影响氧化皮脱落会导致受热面的温度升高，增加炉膛内部的温度和烟气侧的温度，降低了锅炉的热效率，增加了设备的能耗成本。
氧化皮脱落会导致受热面的腐蚀和损坏，进一步危害设备的安全性和经济性。
二、治理措施1. 预防措施（1）优化燃烧系统采用先进的燃煤技术和燃烧控制系统，可以降低燃煤的氮氧化物含量和硫氧化物排放，减少受热面的腐蚀和氧化皮的生成。
（2）控制烟气流速通过优化锅炉设计和降低烟气流速，可以减缓烟气对受热面的冲击和损伤，减少氧化皮的产生和脱落。
（3）加强受热面保护采用先进的受热面材料和涂层技术，提高受热面的抗氧化和抗腐蚀性能，延长受热面的使用寿命。
2. 治理措施（1）清理氧化皮定期对受热面进行清洗和除锈，清除氧化皮和积灰，恢复受热面的热传导和散热性能，提高锅炉的热效率。
（3）监控系统建立完善的锅炉运行监控系统，及时分析监测受热面的温度、压力和氧化皮的脱落情况，预警和处理可能的问题，保证锅炉的安全和稳定运行。
三、结语超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落是一个严重影响设备安全性和经济性的问题，需要采取一系列预防措施和治理措施来解决。
通过优化燃烧系统、控制烟气流速、加强受热面保护和完善监控系统等措施，可以有效降低氧化皮脱落的风险，延长受热面的使用寿命，提高设备的安全性和经济性。
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮问题分析及综合防治措施
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮问题分析及综合防治措施摘要：在锅炉的使用过程中，锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的生成以及脱落，加速了锅炉的使用年限，大大的降低的锅炉的使用寿命。
为有效解决这一问题，本文通过对锅炉发生氧化皮脱落的问题进行全面的分析，提出了一些相应的整改措施。
关键词：锅炉；高温受热面；蒸汽侧氧化皮；问题分析；防治措施锅炉是一种能量转换设备，在传统的锅炉使用过程中，锅炉就是普通的一种盛水容器，通过借助一定的措施，对锅炉内的水进行加热，从而为人们的生活提供所需的热能。
此外锅炉还可以用于到火电站、船舶、机车以及一些工矿企业当中。
作为一种生活必需品，锅炉长久有效的运用可以有效的减小人们的经济成本的输出，为资源环境的保护做出一定的贡献。
一、锅炉氧化皮生成的原因以及存在的问题（一）锅炉氧化皮生成的原因锅炉氧化皮的生成种类有超临界锅炉氧化皮、亚临界锅炉氧化皮、超高压锅炉氧化皮。
在超临界锅炉氧化皮的生成过程中主要是由于锅炉长时间受到的温度超出了自身承受的温度，从而加速了锅炉表面氧化膜的生产速度。
在运用锅炉时，投入了大量的减温水量从而引起了应力波动，造成锅炉氧化皮脱落。
在亚临界锅炉氧化皮的问题上，致使其发生氧化皮脱落的主要原因是由于锅炉自身运用的T23材料抗氧化能力较弱，在锅炉温度逐渐提升的过程中，加速了氧化皮的脱落。
超高压锅炉氧化皮的脱落主要是在锅炉的使用过程中，锅炉炉膛及高温过热器沾污结渣的现象严重，在锅炉高温运行的过程中，减温水的投入使得锅炉表面的金属受到波动从而致使氧化皮脱落[1]。
（二）锅炉氧化皮存在的问题针对以上现象，主要是由于锅炉在使用过程中管理不当和技术水平低下的问题造成的。
在管理方面，锅炉在使用过程中，没有对生成的一些沾污结渣及时的进行清理，对于锅炉施加的温度过高，超过了锅炉的承受能力。
在锅炉的停启使用过程中，运行管理不当，不能有效的掌控锅炉的温度。
在对锅炉进行维修维护的过程中，检修质量没有落实造成异物堵塞。
锅炉受热面氧化皮形成剥离机理分析及防范措施
锅炉受热面氧化皮形成剥离机理分析及防范措施近期机组检修发现，后屏过热器氧化皮有脱落严重，给机组运行和设备本身带来了极大的风险，由于锅炉受热面表面氧化层的形成与剥离，许多大机组曾发生过过热器和再热器管的堵塞爆管，主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题，造成了机组可用率的降低和经济损失。
下面就从氧化皮的形成、氧化皮脱落的原因以及氧化皮的控制措施予以介绍。
二、锅炉简介本锅炉是与600MW四缸四排汽、单轴、凝汽式、中间再热汽轮机配套的亚临界一次中间再热控制循环汽包炉。
锅炉采用单炉膛∏型露天布置，全钢架悬吊结构，固态排渣。
炉膛上部布置了分隔屏过热器，后屏过热器及屏式再热器，前墙与两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。
水平烟道深度为8548 mm，整个水平烟道由水冷壁管延伸部分和后烟井过热器管延伸部分包覆。
内部布置有末级再热器和末级过热器。
后烟井深度12768 mm，布置了低温过热器和省煤器。
三、氧化皮形成的原因从热力学角度讲，锅炉管内壁产生蒸汽氧化现象是必然的，因为Fe与水反应生成Fe（OH）3，饱和后，在一定范围转化为Fe3O4Fe+H2O---- Fe3O4+H2此反应在铁表面进行，在表面形成Fe3O4氧化膜，并随同有氢析出，氧化膜的生成遵循塔曼法则：d2=Kt（d为氧化皮的厚度，K为与温度有关的塔曼系数，t为时间），氧化膜的生长与温度和时间有关。
蒸汽侧氧化皮尽管是在运行中产生并不断增厚，但在正常运行中并不大量剥落，其剥落原因主要归咎于机组启停或温度大幅度波动，所产生的温差热应力。
因此机组启停工艺控制非常关键，经验说明，氧化皮剥落特别容易发生在机组停运后再启动时发生。
长期高温运行过程中，奥氏体不锈钢过热器和再热器管子内壁在高温蒸汽作用下会不断氧化从而生成连续的氧化皮，这种氧化皮通常附着在管壁上，在运行中不断增厚并不剥落，由于氧化皮的膨胀系数和奥氏体钢相比差别很大，温度变化时，二者热胀冷缩变形很不协调，就会在其间产生很大的热应力，当氧化皮厚度很薄时其变形协调能力相对较好，粘贴在金属表面的柔弱氧化膜能够随着基体金属的热胀冷缩而协调变形，即使局部产生显微裂纹也不会脱落，但随着金属表面氧化皮厚度的增加，硬而脆的氧化皮变形协调能力不断变差，从而导致其间的温差热应力逐渐变大。
锅炉受热面氧化皮防控措施
锅炉受热面氧化皮防控措施为保障锅炉长周期安全稳定运行，根据国家和集团公司相关规定，结合我公司设备实际，制定防止锅炉受热面管氧化皮生成、脱落措施。
一、氧化皮危害（设备金属专业）由于超临界机组合金与金属氧化物热膨胀系数差异越大，氧化皮剥落的可能性就越大；锅炉过热器或再热器的奥氏体钢管的热胀系数一般在(16～20)×10-6/℃，而氧化铁的热胀系数9.1×10-6/℃，当氧化层达到一定厚度后，温度和压力的波动均会造成氧化皮和基材结合面应力产生，该应力超过一定的限值时，氧化皮的厚度超过某一临界值后，氧化皮即开始剥落。
湿蒸汽可能引起氧化皮剥落，且蒸汽湿度越大，氧化皮剥落的可能性越大；锅炉启、停速度过快，可能引起氧化皮剥落；锅炉启、停频率越高，氧化皮剥落的可能性越大；蒸汽温度(或金属壁温)超过某一临界之后，氧化皮剥落的可能性增大，且温度越高，氧化皮剥落的可能性越大；蒸汽流动带出的氧化皮对汽轮机产生固体颗粒侵蚀，造成汽轮机喷嘴和叶片侵蚀损坏，磨损减薄，容易引发主汽门的卡塞、无法关闭的现象。
并容易堵塞小管径的管道、阀门等，同时污染水质。
氧化皮脱落会直接造成部分受热面管壁通流部分变小甚至堵塞，从而导致受热面冷却不足而局部超温，进而导致锅炉过热-1-器、再热器管超温甚至爆管、蠕胀开裂等事故的发生。
氧化皮问题必然会产生，只能通过一系列预防性的措施来减轻或减缓氧化皮的生成和脱落，达到保护锅炉和汽轮机免受严重侵害的目的。
机组从调试到正常运行，必须通过运行人员的严格把关、精心调整将氧化皮对设备的损害程度降到最小。
二、运行防控措施（发电锅炉专业）三、设备锅炉专业防控措施1.严格执行《锅炉“四管”防磨防爆管理制度》,坚持逢停必检的原则，对过热器，再热器进行检查，检测；对锅炉“四管”超温的部位做好台账记录，机组等级检修时根据超温情况制定检修计划，割管取样计划。
2.两台炉每年进行一次割管取样，重点割取超温管段和运行时间接近金属监督规程要求检查时间的管段，并按化学监督和金属监督要求,割管检查炉膛热负荷区水冷壁内壁结垢腐蚀情况，对下部省煤器入口段应割管检查腐蚀情况，对屏式过热器、末级过热器、再热器出口段管子应割管作金相检查及检查内部是否存在氧化皮。
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理
超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理1. 引言1.1 研究背景超超临界锅炉是一种高效节能的发电设备，在电力行业得到广泛应用。
随着运行时间的增长，高温受热面的氧化皮脱落问题逐渐引起关注。
氧化皮脱落不仅会影响锅炉的正常运行，还可能导致事故发生，对设备安全性和稳定性造成威胁。
氧化皮脱落现象的出现主要与高温受热面所受到的工作环境、材料性能等因素有关。
随着超超临界锅炉运行参数的不断提高，高温受热面氧化皮脱落问题变得更加严重。
开展对超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题的研究与治理具有重要意义。
为了有效解决超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题，需要深入探讨氧化皮脱落的原因、影响以及治理方法。
本文将结合相关理论和实践，对超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题进行深入研究和探讨，为提升锅炉设备的安全性和可靠性提供理论和实践支持。
1.2 问题提出如何有效解决超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题，成为当前研究的热点和难点。
在实际工程应用中，人们不仅需要深入分析高温受热面氧化皮脱落的原因，还需要探讨有效的治理方法和技术，以确保超超临界锅炉的安全稳定运行。
在这一背景下，本文针对超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题进行了深入研究和探讨，旨在为相关工程实践提供有益的参考和指导。
2. 正文2.1 超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落原因分析1. 温度和压力影响：超超临界锅炉运行时，高温高压环境会导致受热面表面发生氧化反应，从而产生氧化皮。
这种氧化反应是由于受热面处于高温高压状态下，氧气与金属表面发生反应形成的氧化物。
2. 热应力影响：超超临界锅炉高温受热面在长时间高温高压作用下，受热面会受到热膨胀和冷缩的影响，导致金属表面产生应力，从而促进氧化皮的脱落。
3. 燃料和燃烧效率影响：燃料的不完全燃烧会导致燃烧产物中含有大量的氧气或氧化物质，这些氧气或氧化物质会对受热面产生腐蚀作用，促进氧化皮的生成和脱落。
4. 气体流动和速度影响：超超临界锅炉中气体流动的速度对受热面产生的氧化皮有着重要影响。
氧化皮的研究与防治
停机冷却速度的影响
• 锅炉正常停机或事故停机烟系统挡板，进行闷炉。
精品
氧化皮检测工作原理
• 利用氧化皮和奥氏体不锈钢母材的磁性差 异来判断受热面管内氧化的堆积和生成情 况。
精品
现场照片
精品
精品
精品
氧化皮图例
精品
氧化皮的防治措施
2H2O
2H2+O2
Fe+1/2O2
FeO
3FeO+1/2O2
Fe3O4
2Fe3O4+1/2O2
3Fe2O3
精品
影响氧化皮的因素
• 1.温度 • 2.材质 • 3.过热器和再热器结构 • 4.停机冷却速度
精品
温度的影响
• 对于同一种钢材，温度是决定氧化皮生长 速度的关键因素。超温会使氧化皮生产速 度成倍增加。
• 增加温度测点，加强温度检测，要求高温过热器 出口蒸汽温度不超过571，屏式过热器出口温度不 超过535，高温再热器出口蒸汽温度不超过569。
• 加强受热面的热偏差监测和调整，防止受热面局 部长期超温运行。
• 尽可能减少启停次数、频率，减缓升温和降温速 率。从机组启动、运行、停机、事故停机、冷态、 热态启动阶段控制受热面温度变化率，停炉时， 应采用闷炉处理，不得强制冷却，以防氧化皮快 速脱落。
精品
材质的影响
• 不同的钢材氧化皮生长和剥落速度都不相 同。
• 合金含量越高，氧化皮的生长速度越低， 但其脱落的临界厚度也越小。合金含量越 低，氧化皮的生长速度越快，但其脱落的 临界厚度也越大。
• T22、T91＞TP347＞Super304＞HR3C
精品
结构的影响
• Π型炉的过热器和再热器受热面垂直布置， 脱落的氧化皮容易造成堵塞。
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锅炉高温受热面氧化皮的研究与控制
摘要：针对开封发电分公司两台600WM超临界机组从投产后出现的锅炉受热面
因氧化皮剥离堵塞管道造成过热爆管问题和检修中分析的氧化皮情况，进行全面
的分析，通过加强运行、检修、水质、壁温监测和超温管理等方面，采取行之有
效的预控措施，减缓了受热面氧化皮的生成与剥离，避免了爆管，提高了机组的
运行可靠性。
关键词：受热面；氧化皮；预控措施
1研究的背景和意义
1.1 概述
国家电投集团开封发电分公司两台600MW火力发电机组分别于2008年12月、2009年2月投产，锅炉采用东方锅炉(集团)股份有限公司DG1950/25.41-‖1
型超临界变压直流锅炉，高温再热器、高温过热器、屏式过热器管材质均为粗晶TP347H。
1.2 研究的背景和意义
2011年10、11月份，#2炉、#1炉分别因氧化皮堵管造成高过管短时过热爆
管停运，受热面大面积损伤，直接损失近100万元。
公司组织多方分析研究预控
措施，并机组逢停必查氧化皮。
2014年3月和2015年2月锅炉氧化皮检查发现
高再和高过氧化皮剥离堆积增多（#2炉高再检查7次，割管231根；#1炉高再
割管86根，高过割管122根）。
因此进一步研究如何减缓氧化皮的产生和剥离、完善控制措施，对避免受热面爆管有重大意义。
2 高温受热面氧化皮生成原因分析
2.1 氧化皮产生机理
锅炉高温受热面管材质为奥氏体不锈钢TP347H，奥氏体金属和管中高温蒸汽发生氧化反应，生成氧化物（主要是四氧化三铁），附着在管壁上称为氧化皮。
3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2
2.2 氧化皮剥离有二个主要条件：
2.2.1氧化皮属尖晶石结构与奥氏体面心晶格结构基体结合力较差，18-8奥氏体钢的热胀系数16-20×10-6/℃，而氧化铁Fe3O4为6.0-9.0×10-6/℃，由于晶格结构、热胀系数差异，管内氧
化皮层达到一定厚度后，温度变化较大时易从金属本体剥离。
不锈钢0.07-0.20mm，铁素体
型铬钼钢0.15-0.30mm(运行0.5-4万小时可以达到)；
2.2.2 研究表明TP347H奥氏体不锈钢在蒸汽温度566 ℃以上时更易发生氧化皮剥落，其氧化
物高峰期在10000～15000小时左右，氧化皮厚度达到一定值，温度变化速度快，促成氧化
皮剥离后堆积在弯头内不容易被蒸汽带走，会造成过热爆管。
#2机组投入运行至2011年10
月因氧化皮爆管，共运行18000小时，启停17次。
结合理论和经验发现，机组频繁启动、
升降温度过快是造成氧化皮剥离的一个必然条件。
3 控制措施
3.1 根据氧化皮产生机理和实际情况，考虑从以下2个方面控制氧化皮
3.1.1减少氧化皮的产生
氧化皮产生的主要原因是高温氧化，多年检测经验总结出受热面在不超温的情况下几乎
没有超标现象。
因此，控制受热面壁温和蒸汽温度不超温是首要重点。
3.1.2减少氧化皮剥落条件
①、出口蒸汽温度为570℃的超临界锅炉，TP347H粗晶不锈钢管氧化皮集中剥落的累计
运行时间约在8000至15000h，若机组启、停时严格控制温升、温降速率等，氧化皮集中剥
落的时间还将推迟。
②、TP347H粗晶不锈钢管氧化皮一旦大量集中剥落，再次生长增厚的速率明显降低，5
万h内再次发生集中剥落的风险将大大降低。
3.2预控措施
3.2.1运行预防措施
、加强燃烧调整和参数控制。
锅炉冷、温态启动、停运及升、降负荷过程中，过热和再
热蒸汽温度、受热面管壁温度及烟温变化速率应≤1.5℃/min。
邻机加热投用期间控制水冷壁
温升速率≤1.5℃/min。
锅炉热态启动，严格控制温升速度4—6℃/min范围之内（烟温和受热
面壁温相匹配后再控制升温速率≤1.5℃/min）。
锅炉负荷低于25%时，减少减温水投用。
、采取滑参数停炉方式，停炉后控制锅炉的冷却速度。
严格按规程规定控制停炉吹扫风
量及吹扫时间，停炉后严密关闭风烟系统所有挡板，保持炉底水封完好，减缓炉内温度下降
速度，烟温降至180℃后，根据需要方可进行自然通风冷却。
、严格执行吹灰制度，若机组连续380MW以上负荷运行，按规定对炉膛水冷壁和屏式
过热器进行全面吹扫。
3.2.2 机组检修采取的预防措施
制定合理的氧化皮检测办法，机组停运期间利用精确仪器测量氧化皮堆积情况，高再管
内径约42.8mm，堆积高度按不超过1/2管内径控制，高过管内径约28mm，屏过管内径约
24mm，堆积高度按不超过1/3内径控制。
根据情况对高温再热器、过热器弯头氧化皮进行多次测量，氧化皮检测的最好时间在检
修中后期，在炉内所有检修工作结束后、脚手架拆除前，再进行最后一次测量，保证启机前
尽可能的减少氧化皮的堆积。
检修期间不能随意敲打受热面管，避免外力作用使氧化皮大量
剥离。
3.2.3水质方面的要求
机组采用给水弱氧化处理方式，采用凝结水泵出口、省煤器入口的溶解氧信号，分别对
凝结水泵入口母管、除氧器下降管两点的加氧流量进行自动调节、控制。
设定机组凝结水溶
解氧期望值为30μg/L，省煤器入口给水溶解氧期望值为10μg/L，通过精准加氧，严格控制水
质中氧含量。
同时，引入省煤器入口给水的氢电导率信号，在给水水质劣化时（氢电导率＞0.15us/cm），自动停止凝结水、给水两侧加氧，待水质恢复后再自动恢复加氧。
3.2.4 受热面超温管理
根据实际运行情况，将高过、屏过壁温超温报警值由640℃改为591℃，高温再热器壁温
报警值由640℃改为610℃。
在机组启动或异常情况下，加强壁温测点的检查。
当受热面壁
温高于规定值时，组织人员分析原因，并根据超温时间与幅度对监盘人员进行考评，纳入绩
效管理。
通过降低壁温报警和加强超温管理，使管壁超温现象得到了很好的控制。
4 结束语
经过不断的摸索和经验积累，结合机组运行、检修、水质控制、壁温控制等各方面，制
定了一套可行的、有效的预控措施，并结合每次检查的结果做了相应的调整，使锅炉受热面
氧化皮得到了有效控制。
2018年2月#1机组氧化皮检查，仅发现高再8根堆积超标，高过、屏过未发现超标，4月#1机组和10月#2机组检修中氧化皮检测均未发现氧化皮堆积超标。
由于受热面氧化皮产生的根源还存在，氧化皮的控制还不能放松，还需要不断完善氧化皮预
控措施，同时加强设备的改造，为机组的稳定运行提供有力的保障。
参考文献
[1]唐海宁.大容量电站锅炉金属氧化皮问题综合分析.东南大学硕士学位论文，2007.8
[2]梁百华. 600MW超临界直流锅炉氧化皮脱落原因分析及预防.中国电力教育，2011（33）
[3]王志军.超临界机组氧化皮综合治理.第四届火电行业化学（环保）专业技术交流会论文
集.2014.12
作者简介：
符朝阳 1993年毕业于武汉水利电力大学，先后从事锅炉的运行、安全监察、设备检修维护管理等工作，
曹艳萍 1994年毕业于长春水电高等专科学校，从事金属检验和监督管理工作
张金梅1989年毕业于郑州电力高等专科学校，先后从事锅炉的运行、设备检修维护管理等工作。