超超临界机组氧化皮问题探讨

超/超超临界机组氧化皮问题探讨陈景标江苏大唐国际吕四港发电厂 226246摘要：目前，随着电力规模的迅速发展，一大批大容量、高参数的超/超超临界火电机组陆续投产，同时也带来了一个严峻的氧化皮脱落现象，给机组运行造成了极大的安全隐患。本文重点从防止氧化皮生成及脱落方法出发，细化措施，做好氧化皮的防治工作。关键词：超/超超临界 氧化皮 措施 防治一、引言吕四港电厂一期工程为4660MW超超临界燃煤发电机组，目前4台机组即将投产，参考已投产同类型机组运行情况来看，普遍存在比较严峻的氧化皮脱落问题，为防止氧化皮问题在本工程移交后出现，结合本工程设备特点，制定符合实际的预防措施，争取将氧化皮隐患减小到最低程度，为机组的安全、稳定运行打下坚实的基础。二、氧化皮的分类及危害1、分类：（1）锅炉过热蒸汽系统的氧化皮；（2）锅炉水系统的腐蚀物。2、危害：1）氧化皮堵塞管道，引起相应的受热面管璧金属超温，最终导致机组强迫停机。2）长期的氧化皮脱落，使管壁变薄，强度变差，直至爆管。3）严重损伤汽轮机通流部分高/中压级的喷嘴动叶片及主汽阀旁路阀等，导致汽轮机通流部分效率降低，损伤严重时甚至必须更换叶片。4）检修周期缩短，维护费用上升。5）一些机组为了减缓氧化皮剥落，采用降参数运行，牺牲了机组的效率。上述各种情况导致机组运行的安全性可靠性及经济性均大幅度降低。三、防止氧化皮生成及脱落的办法（一）基建设计与调试阶段1、锅炉合同中应明确热偏差允许范围，并作为锅炉性能验收试验的一项重要内容。2、在锅炉的设计阶段，请第三方对其热力系统进行校核计算。3、锅炉材质采用耐氧化的合金。4、在国内同类型锅炉容易发生超温爆管的环节，加装壁温测点/工质温度测点。要保证壁温测点设计的完整性、合理性，安装的正确性，测量指示准确性。5、锅炉安装前对受热面管子进行敲击，并用压缩空气进行吹扫清理，清除制造及运贮过程中产生的氧化皮等杂物，尤其是对大口径管道、集箱必须清除制造热处理过程中产生的剥落或尚未剥落的大块氧化皮。6、严格锅炉风量标定试验、空气动力场实验水动力试验燃烧调整试验，达到制造商规定的要求。7、加强酸洗和吹管。在酸洗、吹管后抽查集箱，对集箱进行了割孔用内窥检查集箱内杂物情况。酸洗后对水冷壁节流孔圈进行全部拍片检查，锅炉吹管后对水冷壁、过热器系统节流短管进行全部拍片检查，检查是否存在堵塞现象，如堵塞立即进行割管清理或更换。（二）运行阶段1、锅炉启动阶段（1）严格按机组运行规程规定进行锅炉上水：严格控制上水速度及上水温度与汽水分离器壁温差不超限；尽量提升除氧器给水温度，以保证规定的温差；加强水质监督，严格按照锅炉冲洗的水质标准进行冷、热态冲洗以及凝结水的回收工作。（2）启动期间严格控制升温速率，按制造厂家规定进行。（3）点火及启磨顺序先采用油枪暖炉，视壁温上升情况投入等离子磨煤机，逐渐退出油枪运行。待等离子稳定着火后可降煤量至15-20t/h。点火初期各壁壁温温升控制在3以内。启动第二台磨煤机时，可按照锅炉说明书要求尽量启动上层磨煤机，防止壁温超限情况发生。（4）机组达到冲车参数后稳定锅炉热负荷，利用旁路全开、全关进行大流量冲洗。冲洗过程中，保持燃料量及汽温稳定，检查高旁一级减温后温度及压力不超限，加强对凝汽器水质的监测。（5）启动过程中加强受热面金属管壁温度监视，控制金属壁温均匀上升；发现管壁温度异常升高时，稳定燃烧工况运行，停止升温升压，必要时采用减少燃料、增加排放，提高省煤器入口给水流量的方式控制管壁温度。（6）启动过程当炉顶空气门关闭后，要利用旁路尽早建立较大的启动蒸汽流量。要注意在锅炉升温时保证蒸汽流量的增加，及时调整旁路，避免出现蒸汽流量不增加，蒸汽温度快速增加的现象。 （7）机组启动和并网带负荷过程中受热面金属管壁温度出现报警，通过稳定燃烧工况运行无法消除异常时，降低燃料量或机组负荷消除金属管壁温度报警；若还是无法消除报警且存在上升趋势时，申请停炉对超温管子进行割管检查处理。 （8）启动过程中注重减温水的调整，以减少高温过热器和高温再热器管壁温度的变化率。投入减温水时先将减温水疏水打开进行5分钟的疏水；（9）高、低压加热器采用随机启动方式，尽量提高启动过程中的给水温度。（10）并网后尽量推迟关高低压旁路时间，按照机组说明书执行。（11）由于氧化皮堵管并不表现为锅炉受热面现有测点超温，启动过程中要注意监视管壁温度温升和各受热段蒸汽温度偏差，认真分析是否存在氧化皮堵管的可能，采取措施消除氧化皮现象，否则严禁机组升负荷。（12）加强给水控制及储水箱水位监视，严禁分离器长时间（3分钟）高水位运行，防止蒸汽带水导致主蒸汽温度突降。（13）启机过程中应注意燃料量的增加速度，必须匹配调整给水及高旁开度，缓慢增加燃料，待锅炉受热面壁温稳定后再开始继续增加燃料。（14）机组启动至带负荷后24小时内维持主、再蒸汽温度590运行，2472小时内维持主蒸汽温度590595运行，然后视末级过热器金属壁温情况逐步升高至600运行。2、机组正常运行时措施：（1）机组正常运行过程中，严格控制汽温及受热面壁温不超限。 （2）严格控制管壁超温。严密监视各处壁温，发现锅炉末过、末再各壁温超过规定值，立即进行调整，必要时降低主蒸汽温度运行；若还是超限，则降低机组负荷直至金属管壁温度恢复正常。（3）改善汽温调节品质，加强过、再热汽温的调整，严格控制过、再热汽温超温，尽量避免大幅度的调整减温水量而造成减温器后的管壁温度突变；（4）调整燃烧减少左右偏差。严格按照锅炉氧量曲线运行；合理调整制粉系统运行方式，尽量增加下层制粉系统出力，降低炉膛出口烟温；通过调整二次小风门和减温水量控制主、再热蒸汽温度左右侧偏差在15以内；（5）优化吹灰程序。根据锅炉燃烧特点和观察炉膛结焦和积灰情况，合理吹灰，减小炉膛两侧温度偏差，在保证汽温的前提下，降低了过热器的管壁温度。（6）严格控制机组升降负荷过程中蒸汽温度的变化速率和温度变化范围，并严格控制升温梯度。（7）升、降负荷过程中，严格控制变负荷速率。（8）加强加氧控制，保证汽水品质。机组运行过程中，化学必须加强对整个汽水品质的监督，防止水质及蒸汽品质恶化的事故出现。（9）不断优化机组协调品质，保证机组变工况运行时各参数的稳定，防止汽温突变。3、机组停运过程中措施：（1）如非工作必须，尽可能避免采用滑参数方式停机；如采用滑参数停机时，整个过程中严格控制各段金属及蒸汽温度和温度变化速率；特别在滑停至350（研究表明锅炉降温至此温度时最容易发生氧化皮脱落），以及机组干、湿态转换时，温降速率不能过快，要求合理控制水煤比、减温水，防止氧化皮大量脱落。减温水调节尽量平稳和小幅度操作，防止减温水大增大收的脉冲式变化；密切注意蒸汽温度和高过壁温的变化；尽量延长停炉时间，增加锅炉保温时间，避免紧急停炉、紧急冷却，防止壁温的大幅快速下降。在锅炉MFT之前应逐步缓慢全关减温水，防止锅炉MFT后减温水突然全关导致减温器后汽温突变；（3）机组采用正常方式停机时，降负荷至50MW后，请示调度同意后，手动MFT打闸停机。机组停运后保持锅炉总风量1000t/h对锅炉进行10分钟吹扫，然后停运送、吸风机，保持风烟系统畅通，对炉膛进行自然通风冷却至少12小时后，且壁温小于350，方能考虑启动风机对锅炉进行通风快冷；（4）如检修要求锅炉快冷，严禁停炉后给锅炉继续上水冷却，对炉膛进行自然通风冷却至少12小时后，且壁温小于350，启单侧风机，总风量控制600t/h，壁温下降速率10/h。（5）加强给水控制，加强储水箱水位监视，严禁储水箱长时间（3分钟）高水位运行，防止蒸汽带水导致主蒸汽温度突降；（6）事故停机后，应采取“闷炉”方式，防止炉膛温度大幅度下降。4、机组停运后（1）在机组检修期间进行受热面高温管段的监视：对高温段弯头、节流孔板、管段进行拍片抽查，根据抽查结果，制定检修的检查计划；并分析氧化情况，做好动态台帐。（2）加强设备检修，为运行控制受热面蒸汽和金属温度、严禁锅炉超温运行创造有利条件：1）增加管排上的壁温监测点，与锅炉厂设计人员沟通重新确定超温报警值。2）做好摆动燃烧器的维护工作，在机组检修期间，将燃烧器摆动实验作为重点监督项目，做到燃烧器摆动灵活，实际角度与反馈值一致。3）过、再热器烟气挡板要保证100%投入运行，在机组检修中要做好以下工作：挡板磨损情况、挡板轴承磨损、挡板实际开度与反馈值等，做到挡板开关灵活、指示准确。4）过、再热器减温水调门要作为检修的重点监督项目，禁止发生投运后发生卡涩、开关不动等缺陷，造成减温水无法正常投入。（三）其他方面1、减少机组启停次数，特别是冷态启动次数。2、对于投产后较短时间内就发生严重氧化皮问题的机组，建议对锅炉重新严格地酸洗和吹管，以彻底清除氧化皮，做到一劳永逸。为此，可能要重新安装临吹管道。3、加强化学水汽监督，防止水质恶化现象的发生。保证水冷壁和受热面内表面清洁稳定，保证良好的汽温特性和壁温水平。4、确保水煤比和减温水调节品质。5、优化AGC及实际升降负荷速率控制。6、合理制定壁温报警定值，增加管排上的壁温监测点，加强对受热面壁温的监视。四、结论氧化皮问题已经得到了各超/超超临界电厂的高度重视，制定了大量的行之有效的预防及控制措施，从机组设计、制造机施工阶段就开始介入，做到提前控制并监督，全程跟踪及监督机组的整个调试过程，合理制定机组启、停机安全措施，优化机组的正常运行方式，加强机组停运后的检修，把氧化皮情况作为机组检修的一个重点项目，细化氧化皮生成的预防方案，严格落实措施，使氧化皮问题得到有效控制。参考文献：何凯 高温炉管内壁氧化皮剥落导致超温爆管的综合治理彭欣 李友庆等 基于新型无损检测仪的奥氏体锅炉管内壁氧化皮堵塞爆管探析