王朝陽

超臨界鍋爐的爐內(nèi)工質(zhì)壓力處于臨界點(diǎn)以上，國內(nèi)普遍使用的600MW鍋爐的主要特點(diǎn)為超臨界參數(shù)設(shè)置、變壓運(yùn)行、單爐膛、四角切圓燃燒方式、一次中間再熱等，結(jié)構(gòu)形態(tài)為全鋼懸吊π型，額定蒸發(fā)量為1913t/h。超臨界直流鍋爐由于在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)大面積的氧化皮剝落現(xiàn)象，因此常常造成鍋爐高溫受熱面堵塞，使管壁超溫爆炸。

一、超臨界直流鍋爐氧化皮的生成原因

超臨界直流鍋爐爐壁普遍采用T91、TP347H管材，在高溫蒸汽的長期腐蝕下，蒸汽中游離的陽離子會(huì)逐步滲透到金屬內(nèi)層，與爐壁內(nèi)部的鐵離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化鐵，爐壁表層的氧化鐵逐漸積累并繼續(xù)與蒸汽中的氧離子反應(yīng)生成高價(jià)鐵，如四氧化三鐵和三氧化二鐵，也就是氧化皮的主要成分，當(dāng)蒸汽溫度發(fā)生變化時(shí)，氧化皮與爐壁金屬的膨脹系數(shù)不同，氧化皮就會(huì)脫離于金屬表層剝落下來。對于T91管材，由于生成的氧化皮質(zhì)地比較堅(jiān)密，因此不宜發(fā)生剝落，但是當(dāng)氧化皮積累到一定厚度且蒸汽溫度突降30℃以上時(shí)，氧化皮就會(huì)剝落。剝落的氧化皮在短時(shí)間內(nèi)很難被蒸汽帶走，就會(huì)堵塞管道，造成超溫爆管。TP347H管材通常在鍋爐連續(xù)運(yùn)行幾千甚至上萬個(gè)小時(shí)后就會(huì)形成0.1mm的氧化皮，蒸汽溫度突降就會(huì)發(fā)生大面積剝落，剝落的氧化皮呈粉末狀，由于質(zhì)量較小，基本能夠被蒸汽帶走，并不會(huì)造成超溫爆管，但是如果剝落的氧化皮積累在較小管徑的彎頭處，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引發(fā)超溫爆管。

對于T91、TP347H管材，由于管材自身材質(zhì)原因，長期使用后均會(huì)形成氧化皮，尤其是在機(jī)組停運(yùn)后，蒸汽溫度突降就會(huì)造成氧化皮大面積剝落，因此，預(yù)防氧化皮的生成應(yīng)當(dāng)從啟動(dòng)和停止兩種狀態(tài)進(jìn)行分析，通過控制鍋爐蒸汽溫度、升溫速率等方法預(yù)防氧化皮的快速生成。

二、超臨界直流鍋爐氧化皮生成的解決方案

（一）啟動(dòng)階段調(diào)整方式

由于超臨界直流鍋爐啟動(dòng)分離器體積較小，鍋爐受熱面溫度變化幅度大，可以采取以下幾種調(diào)整方式：（1）加強(qiáng)鍋爐啟動(dòng)階段干、濕狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，確保各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定，嚴(yán)格控制煤水比，安排專人監(jiān)視水冷壁管金屬壁溫，避免受熱面溫度過高。（2）啟動(dòng)過程中機(jī)組負(fù)荷低于10%避免使用二級減溫水，啟動(dòng)初期再熱減溫水量不得大于10%再熱蒸汽流量。各減溫水使用操作要平穩(wěn)，溫度控制要超前，避免突開突關(guān)減溫水門使管壁急速降溫和升溫導(dǎo)致氧化皮集中脫落。（3）在啟動(dòng)前應(yīng)當(dāng)利用蒸汽全面清掃受熱管壁內(nèi)殘留的氧化皮，避免氧化皮進(jìn)入汽輪機(jī)，侵蝕汽輪機(jī)葉片。當(dāng)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行5000h以上之后，或機(jī)組突然停爐后應(yīng)當(dāng)全面徹底清理生成和剝落的氧化皮，再次啟動(dòng)鍋爐待汽輪機(jī)沖車達(dá)到預(yù)設(shè)參數(shù)后，可通過反復(fù)開大高、低壓旁路，時(shí)間控制在50-90min可達(dá)到徹底清掃的目的。（4）啟動(dòng)過程嚴(yán)格按照鍋爐廠提供升溫曲線控制鍋爐升溫速率，瞬時(shí)溫升不得大于5℃，10分鐘內(nèi)溫度突變不得超過30℃。

（二）停爐階段調(diào)整方式

（1）停爐操作前一般控制減負(fù)荷速度在5MW/min左右，可控制磨煤機(jī)停用順序?yàn)橛缮系较轮鹋_(tái)減少，這樣可以有效避免鍋爐再熱蒸汽溫度發(fā)生大幅度變化。（2）降至30～35%額定負(fù)荷時(shí)，鍋爐將轉(zhuǎn)入濕態(tài)運(yùn)行，提前做好干濕態(tài)轉(zhuǎn)換，防止分離器液位過高，蒸汽進(jìn)入過熱器造成甩汽溫。（3）減負(fù)荷運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對中間點(diǎn)溫度、風(fēng)量的控制，如果自動(dòng)投入達(dá)不到預(yù)定要求，應(yīng)當(dāng)手動(dòng)輔助增加風(fēng)量和煤水比，并注意控制分離器水位。（4）鍋爐繼續(xù)減負(fù)荷且水流量為額定流量的30%時(shí)，可通過調(diào)節(jié)旁路開度控制機(jī)組負(fù)荷。（5）鍋爐熄火后，需全面檢查減溫水隔絕門是否關(guān)閉，將爐膛進(jìn)風(fēng)量維持在30%左右，進(jìn)行5-10min的吹掃，吹掃完畢后停用引、送風(fēng)機(jī)，進(jìn)行燜爐，避免鍋爐出現(xiàn)“熱聚冷”現(xiàn)象導(dǎo)致已生成的氧化皮脫落。

（三）鍋爐運(yùn)行階段調(diào)整方式

（1）鍋爐運(yùn)行過程中需合理分配機(jī)組負(fù)荷，加強(qiáng)鍋爐各受熱面壁溫的控制，減少主再熱汽溫的大幅度變化。（2）吹灰可有效清除爐膛內(nèi)積存的灰，增加爐膛吸熱，為了避免吹灰環(huán)節(jié)吹灰區(qū)域受熱面溫度突降，吹灰溫度需要控制在300℃以上。（3）合理調(diào)整煤水比例，控制汽水分離器出口焓值，避免煤水比失調(diào)引發(fā)過熱器、再熱器短期超溫。同時(shí)減溫水使用要平穩(wěn)，避免大幅開啟或關(guān)小減溫水導(dǎo)致過熱器、再熱器管壁溫度劇變引起氧化皮脫落。（4）機(jī)組處于高峰運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)合理分配磨煤機(jī)負(fù)荷，調(diào)整配煤和配風(fēng)方式，降低火焰中心溫度，避免出現(xiàn)局部超溫現(xiàn)象。（5）爐膛負(fù)壓應(yīng)當(dāng)維持在-100～-150Pa左右，確保燃燒完全，降低爐膛含氧量，避免風(fēng)量偏高，引起火焰偏斜，管壁超溫。（6）加強(qiáng)運(yùn)行鍋爐水汽監(jiān)督。應(yīng)加強(qiáng)在線化學(xué)儀表的維護(hù)和在線檢驗(yàn)，確保在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確。嚴(yán)格控制凝結(jié)水、給水品質(zhì)。加強(qiáng)凝汽器管泄漏檢測，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水Na+和氫電導(dǎo)率明顯增加要及時(shí)采取措施，采取措施無效要及時(shí)停機(jī)，避免鍋爐受熱面結(jié)垢導(dǎo)致超溫（7）調(diào)整二次風(fēng)送風(fēng)比例，降低高溫受熱面形成的熱偏差，防止出現(xiàn)局部超溫現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)鍋爐主再熱蒸汽溫度偏差超過10℃需要及時(shí)采取處理措施，避免鍋爐局部超溫引起氧化皮脫落。

（四）預(yù)防氧化皮生成的關(guān)鍵

通過上文闡述可以總結(jié)以下幾點(diǎn)預(yù)防氧化皮生成的關(guān)鍵：（1）超臨界直流鍋爐高溫受熱面采用T91、TP347H管材時(shí)應(yīng)當(dāng)注意監(jiān)測主再熱汽溫度，如主汽溫度大于560℃，連續(xù)運(yùn)行6000h，或再熱汽溫度大于560℃，連續(xù)運(yùn)行15000h就會(huì)生成氧化皮并大面積脫落，應(yīng)當(dāng)將此作為預(yù)防關(guān)鍵點(diǎn)。（2）為防止機(jī)組運(yùn)行過程中因壁溫超標(biāo)生成氧化皮，在受熱面管材升級之前應(yīng)當(dāng)采取機(jī)組啟停控制方式。

結(jié)語

通過上文的闡述可以總結(jié)出，預(yù)防超臨界直流鍋爐生成的關(guān)鍵在于合理控制各個(gè)階段，包括啟動(dòng)階段、停爐階段、運(yùn)行階段，只有在各個(gè)階段加強(qiáng)監(jiān)測調(diào)整才能有效避免氧化皮生成和剝落，防止出現(xiàn)超溫爆管現(xiàn)象。

（作者單位：內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司）