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2000t／h锅炉高温过热器氧化皮形成剥离机理分析与综合治理

发布时间：2011/4/12 阅读次数：3065 字体大小: 【小】【中】【大】

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　　2)存在一定的热负荷偏差，引起局部管屏超温

　　第31、34屏由于特殊的管屏结构，即每屏12根管子中有8根管子接在出口三通的引出导汽管上。由于在该区域存在涡流区．导致同屏各管流量存在很大的差异。在稳定运行工况时。这一差异还不至于引起超温问题。但由于两级过热器中联结有小集箱，当负荷变动较大时，同屏各管圈发生"抢汽"现象，流量较小的管圈上很容易出现超温，而这些小流量的管圈处于受热较强烈的外圈和第二圈，易发生超温爆管。

　　高过第10至17屏、47至54屏超温主要是由于烟气侧热负荷分布和蒸汽侧流量分布不匹配造成的，加之两级过热器没有中间混合，焓增较大，对热偏差特别敏感。根据扬州二电运行数据分析，前后墙对冲锅炉炉膛出口热负荷分布基本呈"馒头"状，两侧墙附近由于烟气流速和水冷壁吸热的缘故热负荷较低，中间热负荷分布较为平缓，见图5。高过蒸汽侧引入引出方式为T型，见图6。流量呈现中间高两侧低的分布，见图7。两项叠加后管内蒸汽焓增(用热偏差表示)呈不均匀分布，见图8。第10屏至第17屏的热偏差系数大于1.1，这与现场超温情况是相符的。

　　2．3．2高温过热器氧化皮剥离和堵塞的综合原因

以上分析表明导致爆管的主要原因是管内氧化皮剥离并在管道下弯头处堵塞引起短期过热爆管，过热器氧化皮剥离和堵塞的因素有：

　　1)部分管屏长期超温，形成含FeO成分的易剥离的多层氧化膜。

　　2)在锅炉启停过程中，管子温度变化幅度较大，使得管内氧化皮容易剥离。这解释了为什么所有的爆管均发生在机组的启动阶段。启动初期剥离的氧化皮在小流量的流场中脉动，一般易在管道弯头、变径管处停滞，首先是尺寸大、强度高的氧化皮在管内堵塞形成桥架，小尺寸的氧化皮会不断积聚在桥架上。从而形成恶性循环，直至大流量时很难对其产生扰动并带走，被堵塞管的管壁温就会异常升高(一般在启动第二套制粉系统后270MW负荷前)，如发现不及时并采取有效措施，将会导致管子短期超温爆管。

　　3)两台机组均为调峰机组，每天的负荷变化范围为240MW-600MW，从而过热器管会产生频繁的温度变化。

　　4)形成堵塞最关键的因素是氧化皮尺寸和管内径比例，扬二电高过管弯头处管道内径仅为26.4mm。为管圈的最小尺寸，过小的弯曲半径利于脱落物的阻塞和堆积。

　3 防范措施及改造方案探讨

　　3．1完善监视手段及加强现场管理

　　高温受热面的壁温测点是监视受热面工况的重要手段，保证锅炉启停及正常运行中监视温度变化趋势。做到早发现、早处理。目前扬二电在高过出口管增设约150只热电偶及相应的数据采集显示系统，结合PI系统将管壁温度、介质温度超限点有机的纳入指标考核中，其效果是明显的。

　　3．2 利用小修等停炉机会分析情况

　　通过分析管壁温高低分布情况，有重点的利用拍片检查的手段来检查确认屏底部弯头部位是否有氧化层碎片的堆积，测量炉管外径胀粗判断是否存在超温情况，做到早发现、早处理，同时能对受热面寿命进行有效的跟踪评价。

　　3．3 目前运行人员可采取的控制措施

　　3．3．1合理调配机组负荷

　　正常运行中，两台机运行时尽量合理调配机组负荷，控制单台机负荷270MW以上，合理调整燃烧工况，加强对锅炉主、再热汽温及锅炉各受热面壁温的控制及调整，尽量减少主、再热汽温及锅炉各受热面壁温的大幅度波动。

　　3．3．2 吹灰是去除积灰和增强炉膛吸热的有效手段

　　扬二电已在燃烧器区另外安装了42只吹灰器，并调整了吹灰方式和次数：从过热器减温水量的变化可看出吹灰的的效果，见图9。炉膛吹灰后，过热器减温水量减少了大约60t／h，表明炉膛吸热能力增加了4%。同样，过热器管壁温度地降低5℃～10℃。

　　1)启动节点：锅炉起压后及时投入旁路系统一一机组冲转至3000rpm后尽早投入高低加、暖好两台磨一一机组并网后及时安排小机的冲转准备工作一一60MW时进行小机的冲转暖机逐步将主汽压升至8.5MPa将一台汽泵并入给水系统运行，在汽包管壁温度、汽机差胀及缸胀允许的情况下应缩短机组启动时间。小机能否在并网前冲转暖机有必要进一步探讨。

　　2)注意减温水的调整，控制汽温上升串1.85□／min以下平稳上升，60MW以下时尽量少投用二级减温水。

3)加强锅炉管壁温度的监视，发现异常点尽早带负荷至270MW以上，必要时采用快速升降负荷变压冲洗，低汽压大流量定压冲洗的方法，但需要注意的是氧化皮剥离后进入汽轮机将会造成主汽门卡涩和固体颗粒侵蚀汽轮机部件的危害问题。

　　3．3．5 机组滑停过程中采取的主要措施

　　1)注意主汽温及锅炉金属壁温的监视和调整，控制汽温下降率小于1.85℃／min平稳下降，机组负荷降至I00MW以下时少用二级减温水。

　　2)在300MW-270MW负荷之间，逐步控制主汽压11MPa，主汽温475℃左右，保证其滑停时间，在汽缸绝对膨胀基本不降时逐步减负荷，能保证滑停质量的同时，相对缩短机组在低负荷阶段的滑停时间。

　　3)机组停炉后尽量不采用强制通风冷却方式。

　　3．4 中长期改造方案探讨

　　3．4. 1 改善磨煤机出口煤粉均匀性，保证其偏差不大于10%，煤粉均匀性改善后优化调整配风降低炉膛出口烟温，不仅能进一步降低锅炉减温水量、管壁温，同时能降低飞灰可燃物，减轻屏过、高过及高再部位的积焦(灰)问题，安全经济效益是明显的。

　　1)将现有静态分离器全部改装为可调特性好的动态分离器，目前该技术在发达国家(特别是德国)已很成熟，在扬二电#1炉A磨上改装的动态分离器总体效果是有的，但可调特性差，应在进一步吸收国外经验的基础上不断完善，并在其它磨上实施。

　　2)可在磨煤机出口增装双可调煤粉分配器，该技术目前在国内较成熟，并能控制磨煤机出口煤粉浓度偏差不大于10%。

　　3．4．2 解决汽侧热负荷偏差，避免局部管屏超温。对于高温过热器第31、34屏，可在流量较大的管子入口处加装节流圈，使12根管子的流量均匀；对于第10至17屏，可在靠近炉膛两侧的管屏小集箱上加节流圈，使这部分管屏的蒸汽流量分配到第10至第17管屏、第47至54屏上，使所增加的蒸汽流量来平衡烟气侧的热负荷，从而降低壁温。

　　3．4．3 更换Cr含量高的管材提高金属抗氧化能力。氧化皮剥落的问题在铁素体和奥氏体材料上均有发生，各种材料在抗氧化和剥落上有所差别，材料中cr含量的增加有助于提高金属抗氧化能力，减缓氧化皮剥落的发生。如高温受热面常用材料中T91抗氧化性能优于T22材料，其允许管壁温可在620℃-650℃以上，扬二电锅炉是因制造厂总体设计存在偏差引起的一系列问题，结合以上方案的改造可局部整屏更换高特级管材。

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