过热器再热器氧化皮治理技术的研究-2014-10-30-上海

过热器/再热器氧化皮治理技术的研究 热工院 化学部 龙国军
2014/10/30

氧化皮的产生及脱落 Ø由于蒸汽对钢材的氧化作用，过热器、再热 器管内壁氧化皮的生长是不可避免的。 Ø随着氧化皮厚度的增加，迟早都会产生因氧 化皮脱落而造成的爆管事故。
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各种材质内壁氧化皮剥离临界厚度
材质 12CrMoV T23 T91 TP347H
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最小脱落厚度，mm 0.22 0.17 0.16 0.07
平均脱落厚度，mm 0.30 0.21 0.21 0.092
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氧化皮的危害
爆管 检修成 本增加 汽轮机 固体颗 粒冲蚀 （SPE）
氧化皮
锅炉效 率降低
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寿命 损失
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因氧化皮造成的损失
爆管损失
• 直接经济损失超过100万元 • 发电量损失324万元 • 电网或上级单位考核100万元
SPE引起的损失
• EPRI资料介绍，SPE造成汽轮机效率降低和被迫提前开缸对汽轮机检修， 平均每台机组每年损失折合成人民币约500万元
因氧化皮造成的 经济损失
寿命损失
• EPRI资料介绍，运行一定时间后对过热器 /再热器进行一次清洗可以延长 1500～2000万元 其有效运行时间60000h。此项损失约90万元/年
锅炉效率损失
• 化学清洗后，平均可提高锅炉效率1%左右，按降低煤耗0.5%计算， 600MW机组每年发电6000h计算，可节省燃料费用378万元
检修损失
• 每次检修增加的费用平均约50万元~100万元
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氧化皮的防治 换管 停机割管 处理 氧化皮 防治
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化学 清洗

氧化皮治理方法比较 割管清理
优点： 短期内可降低堵管风险， 几年后氧化皮生长速度下 降 缺点： 1）未脱落的氧化皮已经发生破裂， 在运行中脱落会加重汽轮机的SPE； 2）增大了临时停机后再启动的爆管 风险； 3）增加了检修成本和检修时间； 4）不可靠，某些电厂割管清理后， 启动后仍然发生爆管。
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氧化皮治理方法比较 更换管材
缺点： 优点： 几年内可避免氧化皮问题出 1）成本较高，工期长。更换 600MW亚临界机组屏过和高温过 现。 热器，费用约3000万元以上； 2）更换后的新管，表面没有“富 铬层”的保护，氧化皮的生长速度 快，几年后仍然有发生氧化皮脱落 的风险。
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氧化皮治理方法比较 化学清洗
缺点： 优点： 1）化学清洗只清除外层容易脱落的氧化皮， 1）技术难度大； 2）废液处理。 保留与金属基体紧密接触的“富铬层”。 “富铬层”不仅不脱落，而且可大大减缓氧 化皮生产速度，使氧化皮再次发生脱落的时 间大大延长。与整体换管相比，更长时间内 可避免氧化皮问题出现； 2）费用适中，是换管费用12%~16%；
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氧化皮治理方法比较
停炉后割管清理
• 不安全 • 不经济
更换过热器/再热器管材
• 安全 • 不经济
化学清洗
• 安全。彻底消除爆管风险。 • 经济。只是换管费用的12%～16%。
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氧化皮治理
图1 内窥镜检查过热器管内未脱落氧化皮状态
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氧化皮治理
图2 汽轮机叶片及喷嘴的氧化皮颗粒冲蚀
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氧化皮治理
图3 T91清洗前
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图4 T91清洗后
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氧化皮治理
氧 化 皮 厚 度
清洗前
清洗后
运行时间 图5 清洗前后氧化皮生长速度比较
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氧化皮清洗技术研究进展 氧化皮清洗的难点 溶解 腐蚀 气塞 堵管
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• 氧化皮致密，垢量大，难于清洗，一般介质很难将其 溶解 • 管材为合金钢，容易发生点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐 蚀等局部腐蚀 • U型和W型管易产生气塞，对清洗流速及工艺要求较 高 •清洗时产生的残渣堆积在热器管下弯头处，容易堵管
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氧化皮清洗技术研究进展
6台锅炉过热器的清洗经验 借鉴国外先进技术资料 针对过热器清洗的难点 三年多的试验研究 电站用奥氏体钢管化学清洗技术研究
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氧化皮清洗技术研究进展 腐蚀控制
确保不发生 晶间腐蚀和应力腐蚀
催化柠檬酸
腐蚀速率小于 1.5g/(m2.h) 在线腐蚀速率 监测
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氧化皮清洗技术研究进展 防止堵管
防止堵管 （三道防线）
纯溶解，少剥离 溶解脱落的氧化皮 少留残渣
快速无损检查 确保无堵塞
新的冲洗工艺 冲走残渣
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氧化皮清洗技术研究进展 防止气塞
清洗前防止气塞 的专用设备
防止U型 和W型管 气塞
清洗期间消除气 塞的专有技术
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氧化皮清洗技术研究进展
氧化皮清洗专用装备 创新清洗 技术装备 腐蚀在线监测装置 消除气塞专用设备 壁温监测装备 大流量清洗平台
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堵管测量设备
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氧化皮清洗技术研究进展
氧化皮清洗风险控制 局部腐蚀损坏 可100%避免 清洗后堵管造成爆管 可100%避免 清洗前发生堵管 可基本避免，风险是 延长几天酸洗工期
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风险及控制
化学清洗风险低可控
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