超临界锅炉高温受热面氧化皮剥落的原因及防治
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会 出现管 壁局部过 热或爆管 ,但 也有运行 较长时 间 爆管 的。氧化皮剥 落一般多 发生在炉膛 出 口到水平 烟道高 温段过热器和高 温段再热器部 分。
()金属材料 与氧化膜 或氧化 膜层 间应力达 到 2
临界值 。温度变 化频繁 、幅度大 、变化 率高是造成
层 间应力大 的主要 原 因。
可 以通 过 自然 通 风冷 却 ,但应 避 免停 炉 后 1 8h内 强制通 风冷 却。
8 治理的思路及防范措施
治理 思路重点考 虑 以下 4步 :减缓 生成 一控 制
()加 强检 查 ,及 时清 理 。通过 拍 片 、测 厚 、 8
内窥镜 等 技 术 手段 检 查 管 壁 氧化 皮 剥 落 和堆 积 情 况 ,及 时割管 清理 。本 着逢停必 查 的原则 ,停 炉时 间超 过 3天 时 ,都 要对 屏 过 、末过 管 屏进 行检 查 , 发现管 道有变颜 色等异 常时及 时进 行检查 、处理 。
lo o
9 3~ .
20 o
30 0
40 0
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60 0
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1 4 7.
时间超过 3℃ / n ,这 可能是造成 氧化皮大量 剥 mi)
剥落一加强检查一及时清理 。 具体措施有以下方面。 ()启动 中加 强冷 、热 态冲洗 ,严格控 制 冷态 1
冲洗 和 热态 冲洗水质 指标 。要 充分利 用旁路 系统进
行 蒸汽 系统的清洗 ,目的是 保证氧化 皮wenku.baidu.com杂 质被冲 洗 干净 , 主要 注意控制水质 中铁和二 氧化硅 的含量 。
第 l卷 ( 1 年第 5 ) 3 2 1 0 期
电 力 安 全 技 术
A丽
双 层 结 构 ,外 层 为 F 3 少量 F , 内层 为 eO 和 eO3 (e rO 。 F C) 4 3
化 皮一般 集 中在 高温 段 受热 面 U 型管 底部 弯 头或
出 口管段 中,或在联箱 的节 流孔部位 ,容 易导致局 部过 热 ,超温爆管 。 ()氧化皮 的产生容 易使主 汽 门卡 涩 ,造成机 2 组停 机时主 汽门无法关 闭 ,威胁机组安 全停运 ;并
l 5 7.
l 7 7.
1 3 4. 1 . 19
l 2 8.
l 6 8.
l 9 8.
1 5 6. 1 9 2.
l 3 9.
5 氧化皮的主要危害
()氧化皮剥 落造成 受热面 超温 。剥 落后 的氧 1
A丽 斋
电 安 技 力全术
第3 (1第期 l 2 年 5) 卷0 1
格 执行 厂 里规 定 的防治 氧化 皮措 施 ,2台 6 0MW 0
般要 低于 0 1 s c ,当给水 阳离 子 电导率 大于 . /m
0 3x / m 时 ,应停 止加 氧处理 。 . c ts
()机 组正常 运行 中,严格 控制 受热面 蒸 汽和 5 金属 温度 ,严 禁锅炉超 温运行 ;对 地 区负荷 峰谷 差 较大 、负荷 落差较大 的调峰机 组 ,启 、停 磨要控 制
一 一
1 . 33 l . 17
1 8 7.
1 6 3. l 0 2.
1 3 8.
l 1 4. l 3 2.
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l 1 9.
l 8 4. 1 8 2.
l 4 9.
TP 4 I 37I
F eO F, eO
1 . 73
为运 行人 员来说 , 如何选 择金属材 料是决 定不 了的 ,
但是可 以通过运 行调整 等措施 ,达到减少 氧化 皮的
生 成 ,减 缓氧化 皮的剥 落速度 ,可 以做 到减少机 组 因氧化皮 的原 因造成高温 受热面爆 管 ,避 免 出现 机 组非 停事 故 。 自 20 08年爆 管 事 故后 ,运 行 人员 严
幸 e e
锅炉未再发生过因氧化皮的原因造成的爆管停机事
故。 ( 收稿 日 期:21— 9 1) 00 0— 9
电 力 资 讯
t弩 t 亡 ,}
宁 夏 电力 公 司构 筑 消 防 安全 “ 防火 墙 ”
21 0— 6 0 卜 5 0 ,宁夏 电力 公 司开 展构筑 消 防安全 “ 防火 墙 ” ,加强 “ 四个 能力 ”建设 活动 正式进 入查改 实 施 阶段 。活 动 以促 进 员工安 全 、企 业安 全 ,有效 防范 各类 火 灾事故 为要 求 ,达到 实现 “ 除火 灾能力 、 消 组 织扑救初 起火 灾能力 、组 织人员疏 散逃 生能力 、消 防宣传教 育培 训能力 ”等 4个能力 提高 的 目的 ,为安
落的主要原 因。 ()机组 正常运行 时 ,因管道高 温受热 面有一 2 定超温 过热现象 ,加速 了管壁高 温氧化 ,已形成一 定量 的氧化物 附着在 金属 内壁上 。 () 滑停 中温 降速度控 制不 当 ,造成 不锈 钢收 3 缩快 , 氧化 物收缩慢 ,氧化 物受热应力作 用而龟裂 、 剥落 ,且因蒸汽流 量低 ,携带 能力 降低 ,最终氧化 物沉积 至管道下部 。 ()由于煤质 、热 负荷 的变 化 ,在低负荷 ( 4 6 0%
表 1 几种材料在不同温度下的线膨胀系数 Ⅲ_ ^ K
温度 ,℃
S A 2 3 2 l T2 l 8 0. S A 2 3 l T91 l 9 0.
TP 0 34 1 1 7.
()T 37 管 为奥 氏体不锈钢 管 ,是粗精钢 , 1 P 4H 其 线 膨 胀 系数 为 (. 17~ 19 X1 K ,而 氧 .) 0 化 物 的线膨胀 系数 0 为 9 1 0。K [ . 1 X 。该材质 产
7 事故原因分析
此 次 发 生 的 T 3 7 管道 内部 氧化 皮 剥 落 造 P4H
成爆 管的原 因,可 能有 以下几方 面。
此 外 ,金属材料本 身的特性也 是氧化层剥离 的
影响 因素之一 。实 际上 ,氧化皮就是 一种金属化 合 物的混合物 , 其线膨 胀系数 一般在 9 1 0 K . 1 X 左右 。和氧化 皮相 比较 ,线膨胀 系数相 差越大 的金 属材料 ,其氧化皮就越 易剥落 。表 1 为几种材料 在 不 同温度 下的 线膨胀 系数 ,从表 中数 据可 以看 出 , 铁 素体 T9 钢 和 奥 氏体 不锈钢 T 3 7 内壁均 易 1 P4 管 出现氧化 皮剥落堵管 ,从 而弓 起超温爆 管。 l
9 结束语
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 。控 制金属管 壁温度 是减缓氧 化皮生 成 的关键 。温度 变化产 生 的热应力 是导致氧 化皮剥 落 的主要原 因 ,是控 制剥落 的重点 。加强检 测 、及 时 发现 、及 时清理 以保 证机组 在健康状 态下 运行 。作
容 易堵塞细小 管道 、疏水 阀 门、逆止 门等 ,使 系统
产 生潜在 隐患 。 ()流动蒸 汽带 出的氧化皮对 汽 轮机部件产 生 3 固体颗粒侵蚀 ,造成汽 轮机喷嘴和 叶片侵蚀损坏 并
污 染 水 汽 品质 。正 常 条件 下 ,在 过 热器 中 T9 铁 1
素体上生 长的氧化皮是 汽轮机发 生固体颗粒侵 蚀的
生 的氧化皮 和基材膨胀 系数差别较 大 ,在管材 温度 受 扰动 时氧 化皮很容 易从金属本体 剥离 。启动 过程 中升 温 升压 速 度 较快 ,整 个 过 程 中平 均 温升 率 为
16 .5℃ / n mi ;期 间, 由于 其他 原 因造 成 汽机高压 旁路 关闭 ,导致过 热汽 温有一 个较快 的温升率 ( 短
带负荷 , 免锅炉受 热面金属 壁温 出现大 幅度 降低 。 避
()启动中冷、热态冲洗不够 ,未将 已剥落的 5 氧化 皮冲洗干净 。
根据 2号机组锅 炉爆管 的时问分析 ,管道 内部 氧化 皮大量剥 落的时 间可 能发生在 启动过程 中。
()停 炉超 过 3 时 ,在 锅炉 带压 放水前 、正 7 天 常 吹扫 后应 密封 炉 膛 ;或 因设 备 原 因、检 修原 因 ,
全 生产再筑一 道 “ 防火墙 ” 。
( 来源 :宁夏 电力公司 2 1 0 — 0 01 5 1)
一 一
额定 负荷及 以下 ) 由于部分 过热器 管子 蒸汽 流量 下
好 。此 外 ,要加 强对超 温考核 的力度 。
偏低, 流速偏差 大 , 能造成 局部过 热而 引起爆 管 。 可
()事故跳 机情 况下 ,在故 障 比较 明确 ,不影 6 响机组 冲转 、并 网的前 提下 ,要 尽快 冲转 、并网接
3 影响氧化皮生成的主要因素
锅炉 运行 中金属管 材氧化皮 生成的速度 与管壁 温度和管材材质 存在着 以下关系 : () 同一 种 钢 材 在 不 同 温度 下 ,管 壁 温 度 越 1 高 ,氧化速度越 快 ; ()不 同种钢材在 相 同温 度下 ,钢 材抗氧 化性 2
能越好 ,氧化 速度越慢 。
控制温升率一般问题不大 ,但使用等离子点火技术
的机组在 点火初期应 加强调整 。
()并网转干态后 ,控制主 、再热汽温在 50℃ 3 3 左右运 行不低 于 5h,并尽量 争取 高于 50MW 负 0
荷 连续运行 ( 流量 冲洗 ) 大 。 ()根 据锅炉 给水水 质情 况投入 加氧工 况 , 目 4 的就 是通过改变 给水处理 方式 ,在 碳钢表 面形成双 层氧化 膜 。关键 是严格控 制给水 阳离子 的 电导率 一
()严格控 制锅 炉升温 、升压 速度 ,到汽 机冲 2 转 、 机 组 并 网转 干 态 运 行 前 ,温 升 率 不 超 过 15 . ℃/ n mi 。尽 量避 免使 用 减温 水 ,尤其 是二 级 减温 水 的使用 。对 于使用 燃 油或 微油 点火 技术 的机 组 ,
()增大 停运频 率 ,加强设 备 的正常 维护 ,延 9 长检修 周期 。
最 主要 因素。
4 影响氧化皮剥落的因素
6 氧化皮剥落的特点
氧化层剥 离有 2个主要条件 : () 多层 氧 化 层 达 到 一 定 厚 度 :不 锈 钢 0 1 1 .
mm,铬 钼 钢 0 2~ 0 5mm ( 行 2万 ~ 5 h . . 运 万 可 以达 到 ) ;
氧化皮剥 落后 ,通常机组启 动运行较短 时间就
()金属材料 与氧化膜 或氧化 膜层 间应力达 到 2
临界值 。温度变 化频繁 、幅度大 、变化 率高是造成
层 间应力大 的主要 原 因。
可 以通 过 自然 通 风冷 却 ,但应 避 免停 炉 后 1 8h内 强制通 风冷 却。
8 治理的思路及防范措施
治理 思路重点考 虑 以下 4步 :减缓 生成 一控 制
()加 强检 查 ,及 时清 理 。通过 拍 片 、测 厚 、 8
内窥镜 等 技 术 手段 检 查 管 壁 氧化 皮 剥 落 和堆 积 情 况 ,及 时割管 清理 。本 着逢停必 查 的原则 ,停 炉时 间超 过 3天 时 ,都 要对 屏 过 、末过 管 屏进 行检 查 , 发现管 道有变颜 色等异 常时及 时进 行检查 、处理 。
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时间超过 3℃ / n ,这 可能是造成 氧化皮大量 剥 mi)
剥落一加强检查一及时清理 。 具体措施有以下方面。 ()启动 中加 强冷 、热 态冲洗 ,严格控 制 冷态 1
冲洗 和 热态 冲洗水质 指标 。要 充分利 用旁路 系统进
行 蒸汽 系统的清洗 ,目的是 保证氧化 皮wenku.baidu.com杂 质被冲 洗 干净 , 主要 注意控制水质 中铁和二 氧化硅 的含量 。
第 l卷 ( 1 年第 5 ) 3 2 1 0 期
电 力 安 全 技 术
A丽
双 层 结 构 ,外 层 为 F 3 少量 F , 内层 为 eO 和 eO3 (e rO 。 F C) 4 3
化 皮一般 集 中在 高温 段 受热 面 U 型管 底部 弯 头或
出 口管段 中,或在联箱 的节 流孔部位 ,容 易导致局 部过 热 ,超温爆管 。 ()氧化皮 的产生容 易使主 汽 门卡 涩 ,造成机 2 组停 机时主 汽门无法关 闭 ,威胁机组安 全停运 ;并
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5 氧化皮的主要危害
()氧化皮剥 落造成 受热面 超温 。剥 落后 的氧 1
A丽 斋
电 安 技 力全术
第3 (1第期 l 2 年 5) 卷0 1
格 执行 厂 里规 定 的防治 氧化 皮措 施 ,2台 6 0MW 0
般要 低于 0 1 s c ,当给水 阳离 子 电导率 大于 . /m
0 3x / m 时 ,应停 止加 氧处理 。 . c ts
()机 组正常 运行 中,严格 控制 受热面 蒸 汽和 5 金属 温度 ,严 禁锅炉超 温运行 ;对 地 区负荷 峰谷 差 较大 、负荷 落差较大 的调峰机 组 ,启 、停 磨要控 制
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1 . 33 l . 17
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1 6 3. l 0 2.
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21 0— 6 0 卜 5 0 ,宁夏 电力 公 司开 展构筑 消 防安全 “ 防火 墙 ” ,加强 “ 四个 能力 ”建设 活动 正式进 入查改 实 施 阶段 。活 动 以促 进 员工安 全 、企 业安 全 ,有效 防范 各类 火 灾事故 为要 求 ,达到 实现 “ 除火 灾能力 、 消 组 织扑救初 起火 灾能力 、组 织人员疏 散逃 生能力 、消 防宣传教 育培 训能力 ”等 4个能力 提高 的 目的 ,为安
落的主要原 因。 ()机组 正常运行 时 ,因管道高 温受热 面有一 2 定超温 过热现象 ,加速 了管壁高 温氧化 ,已形成一 定量 的氧化物 附着在 金属 内壁上 。 () 滑停 中温 降速度控 制不 当 ,造成 不锈 钢收 3 缩快 , 氧化 物收缩慢 ,氧化 物受热应力作 用而龟裂 、 剥落 ,且因蒸汽流 量低 ,携带 能力 降低 ,最终氧化 物沉积 至管道下部 。 ()由于煤质 、热 负荷 的变 化 ,在低负荷 ( 4 6 0%
表 1 几种材料在不同温度下的线膨胀系数 Ⅲ_ ^ K
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S A 2 3 2 l T2 l 8 0. S A 2 3 l T91 l 9 0.
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()T 37 管 为奥 氏体不锈钢 管 ,是粗精钢 , 1 P 4H 其 线 膨 胀 系数 为 (. 17~ 19 X1 K ,而 氧 .) 0 化 物 的线膨胀 系数 0 为 9 1 0。K [ . 1 X 。该材质 产
7 事故原因分析
此 次 发 生 的 T 3 7 管道 内部 氧化 皮 剥 落 造 P4H
成爆 管的原 因,可 能有 以下几方 面。
此 外 ,金属材料本 身的特性也 是氧化层剥离 的
影响 因素之一 。实 际上 ,氧化皮就是 一种金属化 合 物的混合物 , 其线膨 胀系数 一般在 9 1 0 K . 1 X 左右 。和氧化 皮相 比较 ,线膨胀 系数相 差越大 的金 属材料 ,其氧化皮就越 易剥落 。表 1 为几种材料 在 不 同温度 下的 线膨胀 系数 ,从表 中数 据可 以看 出 , 铁 素体 T9 钢 和 奥 氏体 不锈钢 T 3 7 内壁均 易 1 P4 管 出现氧化 皮剥落堵管 ,从 而弓 起超温爆 管。 l
9 结束语
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 。控 制金属管 壁温度 是减缓氧 化皮生 成 的关键 。温度 变化产 生 的热应力 是导致氧 化皮剥 落 的主要原 因 ,是控 制剥落 的重点 。加强检 测 、及 时 发现 、及 时清理 以保 证机组 在健康状 态下 运行 。作
容 易堵塞细小 管道 、疏水 阀 门、逆止 门等 ,使 系统
产 生潜在 隐患 。 ()流动蒸 汽带 出的氧化皮对 汽 轮机部件产 生 3 固体颗粒侵蚀 ,造成汽 轮机喷嘴和 叶片侵蚀损坏 并
污 染 水 汽 品质 。正 常 条件 下 ,在 过 热器 中 T9 铁 1
素体上生 长的氧化皮是 汽轮机发 生固体颗粒侵 蚀的
生 的氧化皮 和基材膨胀 系数差别较 大 ,在管材 温度 受 扰动 时氧 化皮很容 易从金属本体 剥离 。启动 过程 中升 温 升压 速 度 较快 ,整 个 过 程 中平 均 温升 率 为
16 .5℃ / n mi ;期 间, 由于 其他 原 因造 成 汽机高压 旁路 关闭 ,导致过 热汽 温有一 个较快 的温升率 ( 短
带负荷 , 免锅炉受 热面金属 壁温 出现大 幅度 降低 。 避
()启动中冷、热态冲洗不够 ,未将 已剥落的 5 氧化 皮冲洗干净 。
根据 2号机组锅 炉爆管 的时问分析 ,管道 内部 氧化 皮大量剥 落的时 间可 能发生在 启动过程 中。
()停 炉超 过 3 时 ,在 锅炉 带压 放水前 、正 7 天 常 吹扫 后应 密封 炉 膛 ;或 因设 备 原 因、检 修原 因 ,
全 生产再筑一 道 “ 防火墙 ” 。
( 来源 :宁夏 电力公司 2 1 0 — 0 01 5 1)
一 一
额定 负荷及 以下 ) 由于部分 过热器 管子 蒸汽 流量 下
好 。此 外 ,要加 强对超 温考核 的力度 。
偏低, 流速偏差 大 , 能造成 局部过 热而 引起爆 管 。 可
()事故跳 机情 况下 ,在故 障 比较 明确 ,不影 6 响机组 冲转 、并 网的前 提下 ,要 尽快 冲转 、并网接
3 影响氧化皮生成的主要因素
锅炉 运行 中金属管 材氧化皮 生成的速度 与管壁 温度和管材材质 存在着 以下关系 : () 同一 种 钢 材 在 不 同 温度 下 ,管 壁 温 度 越 1 高 ,氧化速度越 快 ; ()不 同种钢材在 相 同温 度下 ,钢 材抗氧 化性 2
能越好 ,氧化 速度越慢 。
控制温升率一般问题不大 ,但使用等离子点火技术
的机组在 点火初期应 加强调整 。
()并网转干态后 ,控制主 、再热汽温在 50℃ 3 3 左右运 行不低 于 5h,并尽量 争取 高于 50MW 负 0
荷 连续运行 ( 流量 冲洗 ) 大 。 ()根 据锅炉 给水水 质情 况投入 加氧工 况 , 目 4 的就 是通过改变 给水处理 方式 ,在 碳钢表 面形成双 层氧化 膜 。关键 是严格控 制给水 阳离子 的 电导率 一
()严格控 制锅 炉升温 、升压 速度 ,到汽 机冲 2 转 、 机 组 并 网转 干 态 运 行 前 ,温 升 率 不 超 过 15 . ℃/ n mi 。尽 量避 免使 用 减温 水 ,尤其 是二 级 减温 水 的使用 。对 于使用 燃 油或 微油 点火 技术 的机 组 ,
()增大 停运频 率 ,加强设 备 的正常 维护 ,延 9 长检修 周期 。
最 主要 因素。
4 影响氧化皮剥落的因素
6 氧化皮剥落的特点
氧化层剥 离有 2个主要条件 : () 多层 氧 化 层 达 到 一 定 厚 度 :不 锈 钢 0 1 1 .
mm,铬 钼 钢 0 2~ 0 5mm ( 行 2万 ~ 5 h . . 运 万 可 以达 到 ) ;
氧化皮剥 落后 ,通常机组启 动运行较短 时间就