超临界机组防止锅炉氧化皮脱落运行措施

一、前言：国家能源集团聊城发电厂二期#3、#4机组为2×600MW超临界燃煤发电机组，锅炉为国产超临界参数复合变压直流本生炉。

2017-2018年度，聊城电厂#3、#4炉多次发生过热器爆管事件。尤其是#4炉在刚刚启动后即发生过热器爆管现象，经调查在启动过程中曾发生受热面超温现象，怀疑爆管原因为氧化皮脱落、堵塞受热面造成短时超温爆管。停炉后，对爆管处进行检查，确有氧化皮堆积在爆管处附件。

二、氧化皮简介：氧化皮是金属在高温水蒸气中氧化而生产的氧化物。锅炉运行中，铁与水反应，在570℃以上转化为Fe3O4、Fe2O3和Fe O等氧化物。在金属材质一定的情况下，管壁温度越高，氧化皮生成速度越快。因氧化皮与母材的膨胀系数不同，当氧化层达到一定厚度后,在温度发生变化时，氧化皮即很容易从金属本体剥离。在锅炉启动、停运过程中受热面管壁温度变化大，更易造成氧化皮与母材因受热应力而剥落，并且氧化皮越厚，导致其脱落所需要的应力越小;母材与氧化皮的温差越大，应力也越大。大量氧化皮脱落堆积，阻塞蒸汽通道，将会造成高温受热面超温爆管。

二、防止锅炉氧化皮形成与脱落措施

防止氧化皮脱落造成锅炉爆管，要从机组的启、停及正常运行各阶段入手，才能有效避免事故的发生。

2.1机组启动：机组启动时，受热面存在较大的温变幅度。一般情况下如停炉后受热面进行了比较彻底的清理，在锅炉启动时产生的氧化皮会被汽流带出受热面，如果原来受热面管内积存氧化皮较多，受热面通流量不足，再次剥落的氧化皮会造成受热面管的彻底堵塞，造成启动后受热面短期超温爆管。

(1)煤质：加强煤质控制，锅炉点火升参数期间能够稳定着火，防止因燃烧不稳造成参数大幅波动。

(2)除氧器投加热：为提高水冷壁产汽量，控制过热器温度，应尽可能提高除氧器温度。

(3)严格控制给水流量。为有效控制过热器温度，值班员要严格控制给水流量：并网前给水流量控制在402t/h，并网后478t/h，锅炉转干态后及时控制给水流量与机组负荷向匹配。

(4)锅炉减温水控制：负荷低于60MW禁止使用二级减温水。减温水使用要平稳，温度控制要超前，避免突开突关减温水调门使管壁温度剧烈变化、氧化皮集中脱落。

(5)严格执行机组启动曲线，控制升温升压率。汽轮机冲转前，分离器出口温升率≯1.5℃/min，主再热汽温升率≯2℃/min，升压率≤0.10MPa/min;并网后，主再热汽温升率≯1.5℃/min，升压率≤0.25MPa/min。

(6)磨煤机启动顺序：按照先下层，再中层，后上层的顺序，按E→F→D→B再A、C的顺序启动磨煤机，并注意控制主再热器不超温;在当前运行磨煤机基本达到最大出力时再启动下一台磨煤机。

(7)机组达到负荷曲线后，在最初的几天内(5天)，适当降低主再热汽温运行(550℃)以降低受热面管壁温度，防止超温爆管。待受热面内的氧化皮经过一段时间的吹扫，再逐步恢复主再热汽温至额定值。

2.2机组正常运行期间：

(1)严格控制锅炉主再热器不超温，主汽温≯579℃，再热汽温≯577℃;

(2)尽量保持中、下层磨煤机运行;

(3)逐步完善主再热汽温控制逻辑，主再热汽温控制要平稳;

(4)尽早调试#4机组燃烧优化控制系统。

2.3机组停运：

(1)严格控制降温降压率。600-300MW间：主汽压变化率≤0.10MPa/min，主/再汽温变化率≤1.5℃/min;300MW以下：负荷变化率≯5MW/min，主汽压力变化率≯0.25 MPa/min，主汽温降率<1.5℃/min，再热汽温降率<2.5℃/min;

(2)停炉后的炉膛吹扫：保持30%～40%B-MCR通风量进行炉膛吹扫5-10分钟后，停所有风机闷炉;

(3)事故停机：为防止锅炉冷却过快，机组事故跳闸后锅炉按正常吹扫、闷炉;机组跳闸原因查清、各项工作都已准备好后在按正常启风机，锅炉点火后尽快增加油枪及磨煤机出力，防止锅炉受热面温度下降幅度过大、降温速度过快;

(4)停炉后的放水：各受热面疏水门开启，尽量蒸干各锅炉受热面;为防止锅炉压力下降过快，锅炉热放水时361阀开度保持在10%左右，待锅炉消压后再全开361阀;

(5)停炉后的冷却：锅炉MFT、吹扫后闷炉，6小时后自然通风;无特殊情况，严禁锅炉强制通风冷却;

2.4停炉后的检查：(1)锅炉停炉时如果受热面氧化皮生长达到一定的厚度，在停炉降温时降温速率过快会造成氧化皮大量剥落并堵塞受热面管，如果停炉后不对受热面管进行检查清理，再次启动后受热面管便会短期超温爆管;(2)停炉后受热面的检测和清理是防范氧化皮危害的有效重要手段。

三、效果

自制定以上措施以来，聊城电厂二期#3、#4机组运行良好，未再次发生过热器爆管情况。2019年4月#4炉小修期间，我公司委托国科院专家，对#4炉过热器氧化皮生成情况进行了X射线检测。通过对#4炉高温受热面不锈钢管进行氧化皮脱落堆积检测，发现#4炉产生氧化皮脱落堆积堵塞状况较轻。管壁虽然产生氧化皮，但没有产生大量的脱落堆积堵塞。我们针对#4炉运行、启动以及停炉过程中制定的相关措施切实有效。

四、结束语

实践证明，我们针对#3、#4炉运行、启动以及停炉过程中制定的相关措施切实有效。既减少了受热面超温爆管而造成的机组非计划停运，又减少了管材更换以及相关检修费用，取得了巨大的经济效益和社会效益。

摘要：近年来，我国火电行业快速发展，大批超临界机组相继建成投产。在超临界机组的运行过程中，锅炉受热面内壁氧化皮脱落导致超温爆管问题不断出现，严重的影响了机组的安全运行。本文阐述了氧化皮的生成机制，根据现场运行的实际情况制定了防止锅炉氧化皮脱落的措施，并取得了良好的效果。

关键词：受热面,氧化皮,升温率,爆管

参考文献

[1] 张立乾.防止锅炉氧化皮脱落运行措施[D].国电聊城发电厂，2018.

[2] 郑兴华.#4炉停机过程运行注意事项[D].国电聊城发电厂，2018.

[3] 刘广友.国电聊城电运行资料汇编[D].国电聊城发电厂，2019.

[4] 王双龙.聊城电厂#3炉氧化皮产生分析[D].国电聊城发电厂，2019.

[5] 孙大朋.浅谈锅炉氧化皮脱落原因分析及防治措施[D].天津电力检修有限公司，2019.