超临界锅炉控制氧化皮的运行调整

本公司的两台哈尔滨锅炉厂生产的超临界直流锅炉运行时间已超过五万小时，已多次发生因氧化皮脱落造成锅炉爆管事件，近期检修时在末级过热器弯管内，发现大量氧化皮堆积，有上百根管内的氧化皮堆积超过内管径1/3，最多的达到1/2，严重威胁机组的安全运行。氧化皮生成原因概述：

（1）高温环境下，水蒸汽管道内会出现水分子的氧与金属元素反应，叫做蒸汽氧化，化学方程式如下：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑，Fe3O4+Fe→4FeO ，3FeO+H2O→Fe3O4+H2。当金属温度大于570℃时，铁的氧化速度会成倍增加，超临界机组的蒸汽温度即在该温度附近。

（2）氧化皮生成主要原因：管材选用、水质控制、运行控制等方面。

管材选用。主要是TP347H不锈钢管容易在生成氧化皮后发生剥落，尤其是TP347H用在末过及末再管屏，选材裕度偏低，高温再热器出口联箱及连接管选用的T/P91抗氧化许用温度也较低。

水质控制。直流炉没有排污，水质不合格，杂质将直接进入锅炉高温受热面，直至进入汽机通流部分，而超临界机组水汽的杂质变化更为复杂。

运行控制。锅炉超温是形成氧化皮最直接的原因，并且随着锅炉负荷变化，温度变化，造成锅炉受热面上不是很致密的氧化皮的脱落，当不能随着蒸汽带走时，必将影响蒸汽的通流，进而加重管壁超温，使氧化皮脱落更严重，最终造成受热面爆管。

1  氧化皮防治主要原则

“减缓生成、控制剥落、逢停必查”是主要原则。具体措施：

1.1  做好氧化皮的定期检测

在大中修期间，安排对过热器和再热器分别进行磁记忆、射线及超声波的全面检测，对堆积氧化皮的弯头进行割管清理和更换，同时对管材进行寿命评估并及时更换氧化比较严重的管材。

1.2  机组启动时按要求控制好升温速度

防止超温，尽量避免紧急停炉和停炉后快速冷却，以防止氧化皮脱落。

1.3  采用汽轮机启动旁路对氧化皮进行吹扫

在机组启动初期，利用机组本身的高低旁路系统对锅炉的过热器、再热器进行蒸汽吹管，通过监测凝结水中铁含量的变化，判断氧化皮脱落情况。

1.4  机组正常运行中严格按照规定的温度标准控制受热面蒸汽和金属壁温

严禁锅炉超温运行。

1.5  认真执行锅炉停炉保养方案

防止过热器和再热器弯头积水造成腐蚀。

2  启动过程的控制

2.1  锅炉冷态清洗

（1）除氧器出口水质含铁量＜100μg/l时才能向锅炉上水，锅炉上水时应投运精处理混床。

（2）控制上水温度与炉内厚壁金属的温差≯50℃。锅炉上水时严格控制上水速度，上水流量不大于5%BMCR，夏季上水时间不少于2小时，冬季上水时间不小于3.5小时。

（3）炉水温度在100℃左右，锅炉开始冷态清洗。当储水箱水质含铁量＜200μg/l时，冷态开式清洗结束，启动炉水循环泵开始锅炉循环清洗；当省煤器入口水质含铁量小于50μg/l、分离器出口水质含铁量小于100μg/l时，锅炉冷态清洗完成可进行点火操作。

2.2  锅炉热态清洗

（1）控制升温升压速率：汽水分离器温度小于100℃时，控制汽水分离器升温速率为1℃/min，大于100℃后至冲转前，控制汽水分离器升温速率为1.2℃/min，控制主、再汽温升温速度不大于1.5℃/min，升压速率不大于0.15MPa/min。

（2）当汽水分离器进口温度达到170-190℃，维持分离器压力稳定，开始热态清洗。当分离器排水SiO2≤30μg/l、Fe≤50μg/l，热态清洗合格。

（3）锅炉启动点火初期，为防止喷水不能全部被蒸发而积在过热器管内，不建议采用喷水减温。一般情况下，锅炉蒸发量大于10%BMCR，才能投入二级减温水；蒸发量大于20%后，才能投入一级减温水。减温水调节应采用多次、小幅度的方法进行温度的控制，同时经减温器减温后的蒸汽温度应有20℃以上过热度。

（4）启动过程中要加强受热面金属管壁温度的监视，控制金属壁温均匀上升；发现管壁温度异常升高或降低时，应稳定工况运行，停止升温升压。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，通过燃烧调整无法消除时，应减少燃料量或机组负荷降低金属管壁温度。

3  过热器、再热器系统的氧化皮吹扫

进行过热器、再热器系统的吹扫可有效去除部分氧化皮。吹扫顺序：再热器吹扫→过热器吹扫→再热器吹扫。

（1）吹扫期间保持锅炉热负荷不变，注意高、低旁开度不得低于10%，控制炉膛出口烟温探针温度≯540℃，防止再热器干烧；

（2）吹扫期间，密切监视汽水分离器水位及炉水泵进出口差压的变化；

（3）监视受热面管壁温度及温差变化情况，过热器、再热器吹扫时，每30min化验一次汽水分离器和凝结水的铁含量，密切关注变化情况。当凝结水澄清，铁含量＜500mg/l，并且过热器、再热器受热面管壁温度偏差正常时，吹扫工作结束；

（4）吹扫过程要控制启动分离器出口蒸汽温度变化不大于56℃，同时保证高旁减温后的蒸汽温度至少有20℃的过热度。

4  机组启动后升负荷

（1）锅炉在湿态与干态转换区域运行时，应尽量缩短其运行时间，并注意保持燃料量和主汽压力的稳定，以防止受热面金属温度的大幅波动；

（2）监视凝泵入口滤网压差、给水泵入口滤网差压的变化，发现差压增大时化验凝汽器水质含铁量以判断氧化皮的脱落情况；

（3）机组并网到负荷升至300MW期间，机组负荷变化率≤3MW/min，升压速率≤0.15MPa/min，温升速率控制≤1.5℃/min；

（4）机组并网一周时间内，尽可能维持高负荷运行，以清扫管内残存的氧化皮。主再热汽温可降温运行一周（556℃）后按2℃/天升至566℃。降温运行期间，末级过热器、屏式过热器、高温再热器管屏金属温度值不超过575℃，否则应进一步降低汽温运行。

5  停运过程的控制

（1）锅炉屏过、高过和高再出口蒸汽温度的温降率不超过1℃/min，压降率不超过0.1MPa/min。停炉过程中加强对各受热管壁温度的监视，防止温降过快产生或脱落氧化皮。

（2）锅炉熄火吹扫完毕后及时停运送、引风机关闭所有风烟挡板、二次风挡板，锅炉焖炉直至锅炉放水。关闭机侧主再热蒸汽管道上的疏水门。焖炉72h后可转自然通风冷却。

（3）锅炉自然冷却过程，控制水冷壁金属降温速度≤0.25℃/min，锅炉快冷期间，降温速度≤0.5℃/min。

5  正常运行中的控制

5.1  汽温和壁温的控制

锅炉正常运行中，炉侧主再热蒸汽温度按曲线控制，各水冷壁垂直管出口管壁温度＜430℃、末过出口管段管壁＜585℃、末再出口管段管壁＜595℃。由于受热面可能存在较大热偏差，受热面蒸汽温度的控制要根据金属温度，金属温度超温要看情况降低蒸汽温度。运行中发现受热面管壁超温，及时进行燃烧调整，采取燃烧调整无效时，应适当降低汽温或降低负荷运行。

5.2  受热面的热偏差监视和调整

锅炉运行中屏过出口蒸汽温度左右偏差≤10℃，高过出口蒸汽温度左右偏差≤20℃，再热器出口蒸汽温度左右偏差≤10℃。发现两侧汽温、壁温、烟温偏差大时，检查二次风挡板开度是否合适、引风机出力是否一致。出现汽温偏低时，应加大上层磨煤机出力、增大风量，提高火焰中心。及时调整前后墙制粉系统出力平衡，特别是注意控制对冲两台磨煤机出口压力接近，防止由于对冲压力不平衡导致火焰刷墙，必要时可以开启备用磨煤机个别出口门，进行通风干预。

5.3  按规定执行受热面吹灰

6  结语

超临界和超超临界锅炉的的氧化皮问题已严重威胁机组的可靠性和安全运行，在运行工作中要从机组启动、运行、停运、保养的整个过程控制氧化皮的生成和脱落，以“减缓生成、控制剥落、逢停必查”为原则重点控制受热面金属壁温变化速率和汽水品质的监测，减少氧化皮造成的危害。