超临界机组电站锅炉氧化皮的分析与防治

超临界机组电站锅炉氧化皮的分析与防治

摘要：氧化炉在超临界单元剥离是一种相对常见的问题。近年来，由于关堵塞已超过锅炉管破裂引起更多的规模。它有规模的分析和研究非常重要的意义。为了控制这样的事故，减少经济损失的火电厂，本文重点研究单元操作的原因，表皮脱落的炉管氧化，并提出在此基础上有针对性的预防和控制措施。

关键词: 电站锅炉氧化皮脱落清洗

1、 氧化皮问题的研究背景和意义

近年来，具有热电力市场的超临界机组沿着已成为主要的模型中，炉管规模火力发电脱落，成为高温，高压的环境中，氧化和高温锅炉蒸汽管金属蒸汽产生一个日益严重的问题，具有氧化皮参数变更部关闭的形成和累积在捕集器，所述捕集器会造成爆炸事故。水垢的分析和脱落有效的控制措施，以超临界机组锅炉安全运行的关键。

2、 氧化皮的危害

由于金属材料的高温氧化直接与水蒸气本身的结合氧发生氧化，金属高温氧化的结果是在金属表面产生一定厚度的氧化皮，锅炉过热器、再热器和主蒸汽管道的高温氧化皮剥落可能会出现以下问题:

(1)氧化皮在管屏弯头下部易发生堵塞，造成高温受热面金属管壁超温，严重时导致机组被迫停运。

(2)氧化皮大量脱落造成炉管壁厚变薄、强度降低最终引起爆管。

(3)化皮是坚硬的固体颗粒，从锅炉高温受热面以及高温蒸汽管道脱落下来的氧化皮，会对汽轮机高/中压缸的动叶、喷嘴造成严重冲蚀，给主汽阀、旁路阀阀座和阀芯造成严重损伤，叶片损伤严重时必须更换”。

(4)造成主汽阀和调节阀卡涩，阀门操作迟滞，改变了阀门的.

调节特性。

(5)为了减缓氧化皮脱落,被迫降参数运行,牺牲了机组的经济性。

可见，氧化皮的脱落将大大降低机组运行的安全性、可靠性和经济性，给超临界机组锅炉的长期稳定运行带来很大的隐患。

3、氧化皮形成剥落分析

3.1氧化皮的形成

氧化皮是金属与高温蒸汽发生氧化的产物。当蒸汽温度低于570C时候，氧化产物是由致密的,Fe2O3和Fe;O,组成，从而避免钢材其进一步氧化;当蒸汽温度高于570C时，氧化膜由Fe2O3、Fe,O,和FeO层组成(FcO在最内层)，FeO为主要组成物，因FeO结构较为疏松，造成氧化膜不够稳定回。

3.2影响氧化皮形成的因素

氧化皮的形成与温度、时间、含氧量、蒸汽压力和流量、钢成分、氧化皮成分等有关。温度越高，时间越长，蒸汽流量越快，皮肤形成越快。当蒸汽管道在1075K(580C)运行150，000小时时，在1150K(620°C)运行30,000小时后，金属氧化物皮的厚度将达到30毫秒(0.762毫米)，30毫秒(0.762毫米)。由此可见，金属超温操作极大地促进了氧化物皮的形成..

从图6中看到的，在相同温度下，较长的氧化时间操作时，结垢量多;相同的运行时间，更高的操作温度，越陡的曲线，更产生的结垢量。

在钢中加入 cr、 ai、 si 等元素，可在炉管表面形成一层强韧致密的氧化膜，提高钢的抗氧化性能。 实践证明，在600 ~ 700 °c 条件下,

对于Cr含量大于25%的钢，氧化物层的形成非常缓慢。

许多研究的结果，不被溶解的氧和铁的高温蒸汽氧化所产生的管的刻度面，而是由该分子的氧原子和铁的反应所产生的蒸汽。当蒸汽温度超过570'C，水分子进入原子结构的分解，和铁原子是从管道氧化反应而分解的氧原子，从而导致生成氧化皮的。 570C是FeO的形成松散，基准数据应该是一个重要的电站锅炉操作的温度临界点。

3.3影响氧化皮剥落的因素

根据炉管氧化皮的生成和脱落机理，氧化皮剥落的影响因素主要有以下几个方面:

(1)钢材成分。超临界机组锅炉常用的钢材主要有T23、T91、TP347和Supert304H等，这些钢材属于合金钢，钢材组分不同，元素含量各异，抗氧化能力也不同。

(2)管壁温度。管壁温度对金属表面氧化皮的生成有着重要影响。

当锅炉蒸汽管道长期在超过自身抗氧化能力的温度下运行时，管道金属和高温蒸汽的氧化反应就会加快，氧化皮的生成量就会增多，氧化皮厚度超过一定厚度，就会引起氧化皮的脱落。

(3)机组启停时的热应力。当锅炉启动尤其是冷态启动时，由于正常的水循环未能建立，过热器和再热器中没有蒸汽流过，处于干烧状态，如炉膛出口温度控制不好，很可能造成过热器和再热器管道超温运行，加快金属氧化速度。

4、炉管氧化皮的防治措施

根据氧化，皮肤的形成机理，氧化物皮肤的形成属于自然现象，不能治愈，但可以控制。从氧化物剥落的影响因素，我们可以提出以下措施，防止锅炉的氧化物剥落运行和维护。

4.1维护控制措施

(1)机组停运时加强对氧化皮的检查。当机组停机后，根据检修计划对高温过热器、高温再热器的弯头割管检查并拍片，有条件的可以抽取--些李头部位进行氧化皮的测厚，及时掌握管内金属氧化皮的堆积状况，对氧化皮堆积过量的管子进行更换。加强氧化皮的检查及风险评估工作，避免发生爆管事故。

(2)提高材料抗氧化性。不同材料的抗氧化能力是不同，应用较高抗氧化能力的钢材能有效减少氧化皮的产生。比如，T23钢材抗氧化能力较弱，可以通过更换具有更高抗氧化能力的T91钢材。但是这种做法代价较高，可以考虑选择个别超温或者氧化皮脱落严重的部位进行更换，来减弱氧化皮对机组运行的影响。

(3)对受热面采用镀铬处理。对炉管表面镀铬，可使炉管表面产生薄的保护性氧化皮，这种氧化皮致密且附着力强，不易脱落，它通过降低Fe浓度，使金属氧化物的生成速度减缓2/3。但是采用表面镀铬法处理费用高，且存在环境污染，限制了这一方法的推广和应用。

进行化学清洗。对炉管采用化学清洗去除堆积氧化皮是一种行之有效的办法。当管内氧化皮堆积较多，氧化皮平均厚度在0.3mm以上时应进行化学清洗，清洗溶液一般选择羚基乙酸、乙酸、EDTA，清洗时长一般为12小时，清洗次数一股为2-3次。

化学清洗时要使管道内的氧化皮清除干净，不能在弯头和管道底部有残留物堆积。必要时考虑在化学清洗后吹管，使杂物吹除干净。

4.2行动中的预防措施

(1)控制壁的温度，以避免过热。单元操作，以加强最终过热器对，最终阶段的温度监视器再热器防止管过热运转，同时加强了烧伤调整最终过热器，在预定的范围内内端级再热器壁温偏差，他们发现了壁温度偏差大由于分析原因并采取行动。

(2)严格控制机组启停期间的温升(下降)速率。 锅炉在热态启动时，应严格控制高温受热面壁温，避免停炉时壁温快速冷却造成的热应力过大，应根据运行规程中的停炉曲线降低温度、压力。

5、结语

随着国内火电技术向大容量高参数方向发展以及部分火电机组领导的时间运行，炉管氧化皮脱落问题在国内超临界机组中暴露得越来越多..氧化物皮肤的研究和预防变得越来越重要..本文通过分析氧化皮的起源和脱落机理，并在此基础上，制定氧化皮脱落的防治措施，提高对相关机组氧化皮问题的认识和认识，为火电厂机组的运行提供参考和借鉴。