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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：3064 字体大小: 【小】【中】【大】

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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

作者：柳扣林唐海宁唐晓明

摘要：本文通过分析研究锅炉高过氧化皮形成，剥离及堵塞机理，探讨从运行控制、设备改造、更换管材等方面控制氧化皮形成的措施、方案。

　　关键词：炉膛出口烟温；高过爆管；氧化皮剥离

　　Abstract： Recently，Several superheater tube failure accidents caused by the exfolia Tion of oxide-scale occurred in the No．2 Power Plant of Yang Zhou during the boiler start-up．This paper analysed the principle of the exfoliation of oxide-scale，and gave some advice to reduce the ratio of the exfoliation of oxide-scale.

　　Key words：FEGT；superheater tube failure；the exfoliation of oxide-scale

　　0 绪论

　　早在上世纪60至70年代，国外就将蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离作为重点进行过研究，结果认为蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离主要是由运行工况变化及通流部件的选材等方面因素所决定的。但由于此问题涉及设计选材、机组运行等多种因素，目前难以全面解决。在我国火力发电厂亦曾发生过许多大机组过热器、再热器管堵塞爆管、主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题，造成了机组可用率降低和经济损失。虽然已采取丁不同方式的处理，但就其产生原因、规律及防治措施还未进行专门系统的研究。可以预见随着机组向超临界甚至超超临界参数发展，此类问题将会更为突出。

　　扬州第二发电有限责任公司(以下简称扬二电)一期工程两台600MW机组，配置锅炉为亚临界、前后墙对冲自然循环锅炉，分别于1998年和1999年投入商业运行。在商业运行20000h后，便开始在二级过热器处出现爆管现象，爆管外观及检测的结果表明过热器爆管主要原因是管内氧化皮脱落导致受热面发生堵塞，已较为严重的影响了机组安全健康稳定运行，本文重点结合扬二电现场实际，通过分析氧化皮的形成机理研究相应的综合治理方案。

　　1 2000Vh锅炉设备概况及高温过热器爆管记录

　　1．1扬州第二发电有限责任公司设备概况

　　扬二电一期工程为两台600MW机组，配套锅炉型式为亚临界，一次再热，自然循环，平衡通风，单汽包，半露天煤粉炉，由美国B&W公司制造，锅炉配有六台MPS-89G型磨煤机，五台磨煤机运行可达额定出力。锅炉燃烧方式为劝冲方式，六套制粉系统对应36只EI-XCL燃烧器。#1机组于1998年11月投产，#2机组于1999年6月投产。

　　设计煤种为神府烟煤(校核煤种为晋北烟煤)。可燃基挥发份达35%，低位发热量24000KJ／Kg左右，着火、燃烬特性极易，但灰熔点低，为易结渣性煤，T1、T2、T3分别为1197℃、1221℃、1263℃。与其它煤种相比，神府煤的热值、内水及氧化钙较高，含硫量及灰熔点较低。

二级过热器的出口段包括64个悬吊式组件，由尺寸不同的三种管材组成：SA-213 T11、T22、T91，见图1。

　　1．2锅炉爆管原始记录

　　扬二电#1、#2炉2001年7月以来，两台锅炉的总运行时间为20,000h-30,000h，高过出口段分别发生了几起爆管事件。其中#1炉高温过热器爆管1次，一次过热器管超温停炉处理，#2炉高温过热器爆管6次，基本在机组启动后50h内超温爆管，成为影响安全生产的首要问题。

　　1．2．1 历次爆管的简要情况

历次爆管的简要情况，见表1

2003年5月#2炉小修启动并网升负荷的过程中，相继发现高温过热器出口段第51排迎风面第一管圈、第17排背风面第二管圈、第34排迎风面第一管圈上的热电偶测点温度突升(最高620℃)，经分析为在启动过程中内壁氧化皮脱落，造成管子部分堵塞，经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，将此三根管子内的氧化皮冲走，管壁温度恢复正常，从而避免了一次非计划停炉检修。同时，2003年2月，#1机节日调停后启动并网升负荷的过程中，制粉系统投用后，高过一金属壁温点异常升高，随着锅炉负荷增加，该点和其它管壁间的温差不断上升，最高达650℃。锅炉在两天内停运，停炉后进行割管检查，发现管内发生大量氧化皮碎屑沉积，见图2。

2．2．3 氧化层剥离机理

　　高温蒸汽管内壁生成氧化膜是个自然的过程，在开始时膜形成很快，一旦膜形成后氧化便慢了，与时间呈抛物线关系。但在某些不利运行条件下，如超温(大于570℃)、温度压力波动等，金属表面的双层膜就会变成多层膜的结构，这时氧化和时间又变成直线关系，双层膜先是变成多层膜，再进一步发展成为多个多层膜的多层氧化层结构，然后便会发生剥离，FeO在低于570℃时不稳定，会分解为Fe3O4和Fe，亦易造成氧化层脱落。

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