襄阳火电厂600MW机组防止高温水蒸汽氧化运行措施

袁明常

摘要 文章主要对襄阳火电厂600MW机组防止高温水蒸汽氧化的运行进行分析，并提出实际的防治措施及发展的方向。

关键词 火电厂；600MW机组；高温水蒸汽氧化

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号2095—6363（2017）03—0065—01

1高温水蒸汽氧化问题概述和危害

自2004年国产首台超临界机组投产以来，高参数大容量机组在我国发展迅速。蒸汽参数不断提高，压力由25.20MPa提高到27.26MPa、温度由566℃/566℃提高到600℃/600℃，机组容量和参数的提高，是我国电力行业节能减排的一项重要举措，但也给机组的安全稳定运行带来一系列需要研究和解决的问题，其中，600MW机组高温水蒸汽氧化问题就比较突出。

金属在高温水蒸汽中会发生严重氧化，对于常用的奥氏体钢TP347H，在600℃左右的某一温度下，水蒸汽氧化速度会出现急剧增加。

高温水蒸汽导致金属管材氧化后产生的氧化膜在管内壁剥落，易堵管或引起超温爆管泄漏事件，是目前威胁高参数（超临界或超超临界）机组安全运行的主要原因之一。其中，高温过热器、屏式过热器及高温再热器高温水蒸汽氧化较严重，且氧化皮脱落较明显。同时，剥离的氧化皮也可能引起对汽轮机入口通流部分的固体颗粒侵蚀及损害汽轮机叶片。这些剥离的氧化皮还会成为热力设备易结垢部位沉积物的来源。

2湖北华电襄阳公司2×600MW机组基本情况

湖北华电襄阳发电有限公司2×600MW超临界机组锅炉选用上海锅炉厂设计制造SG1913-25.4-M947锅炉，为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、兀型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。锅炉燃用平顶山矿烟煤。炉后尾部布置两台转子直径为φ13492mm的三分仓容克式空预器。锅炉末级过热器采用无缝合金钢管，其外径和壁厚由强度计算来决定，管子材料主要由工作条件来决定。锅炉厂设计采用管子规格为中38.1×5.599.03mm，材料為SA213T23，T91，TP347H。

3对机组实际问题采取的措施

600MW机组对高温水蒸汽氧化问题采取的运行措施。

1）锅炉启动上水时必须严格执行规程，锅炉水质必须合格，夏季上水时间不小于2h，冬季上水时间不小于4h；锅炉冷态启动过程中严格按照规程进行锅炉冷态清洗和热态清洗。冷态清洗要求水质达到以下指标：电导率<1μs/cm，Fe<100μg/L，SiO，<30μg/L，PH值9.3～9.5；热态清洗要求水质达到以下指标：Fe≤50μg/L二氧化硅含量<25μg/L。

2）启动过程中严格控制锅炉升温升压速度。温度在100℃以下时，升温率不得超过1.1℃/min控制在汽轮机冲转（温度低于300℃）前，分离器出口温度升温速率不大于1.5℃/min，温度450℃以上时，升温速率小于1.85℃/min；汽水分离器和储水箱金属内壁温升变化率不大于5℃/min，内外壁温差不大于25℃，各管屏相邻间温差不大于50℃。

3）启动时投入炉水循环泵系统，启动过程中主汽温度的调节优先采用锅炉燃料量和风量并配合给水量和汽机旁路系统来进行调节，尽量不使用减温水。

4）机组启动采用微油装置投入B磨煤机时，控制磨煤机的煤量不超过20T/H磨煤机启动后加强对锅炉管壁金属温度的监视，在管壁金属温度升温速率正常时逐渐增加磨煤机的出力。

5）启动过程中当主汽温度高于360℃，开启二级减温水总门，投入二级减温水，控制主蒸汽温度在360℃。在启动期间减温水调节时，减温器后的蒸汽过热度不得低于20℃，同时要注意减温水量的控制，尽量减小屏过和高过管壁温度的变化率。再热汽温通过烟气挡板来进行调节。机组启动带负荷正常后24h内维持主、再热蒸汽温度560℃运行，24h—72h内维持主蒸汽温度560℃～566℃运行，然后视高温过热器金属壁温情况逐步升高至额定值运行。

6）启动过程中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（包括异常降低）时，稳定燃烧工况运行，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。

7）机组正常运行期间，运行人员按规定记录锅炉金属壁温，控制锅炉主、再热汽温不超过570℃，高过，高再管壁金属温度不超过600℃。若管壁温度超过600℃，降低主蒸汽温度至560℃～565℃运行；若降低温度运行后金属温度还是超限，申请值长降低机组负荷，维持金属管壁温度不超过600℃，同时严禁锅炉低氧量，超负荷运行。

8）机组低负荷时优先采用下层磨煤机运行方式，机组负荷高时，尽量增加下层磨煤机出力，减小上层磨煤机出力，降低炉膛出口烟温。严格执行锅炉吹灰制度。当长时间低负荷运行或者磨煤机运行方式造成锅炉燃烧状况不良时，吹灰时可以投油助燃，严禁锅炉长时间运行不吹灰。

9）机组正常运行期间升降负荷的速率不超过10Mw/min，机组升降负荷时控制主蒸汽和再热蒸汽温度变化率小于1.5℃/min。机组停运过程中严格控制降负荷速率和主、再热汽温速率。负荷从320MW降至220MW时，以3.2MW/min（0.5%/min）的速率继续减负荷，主汽温以0.5～C/min～0.55℃/min、再热汽温以2～2.5℃/min的速率开始滑降，负荷从220MW降至160MW时，以1.0MW/min的速率继续减负荷，主汽温以0.8℃/min、再热汽温以1℃/min的速率滑降；负荷96MW以下时，以3.2Mw/min的速率继续减负荷，主汽温以0.16℃/min～0.17℃/min、再热汽温以0.21℃/min～0.22℃/min的速率继续滑降。机组停运后按照停机时间对锅炉受热面进行有效保护，锅炉机组跳闸和正常停运后，及时检查关闭各风烟系统看火孔和相关挡板，避免锅炉的急剧冷却。加强运行调整和巡回检查质量，及时发现设备安全隐患，减少机组非计划启停次数。

10）在每次机组启动时，通过汽机旁路系统阀门的大幅度开关操作和锅炉过热器PCV的间断开关操作以改变受热面管内蒸汽流量和流速，对管子进行变流量，变压力冲洗，已达到带走部分氧化皮的目的。

4关于水蒸汽氧化问题的努力方向

从目前技术来看，锅炉钢管的高温水蒸汽氧化不可避免，我们所能所做的工作应集中在减缓水蒸汽的氧化和剥离，达到在一个大修期内不会堵塞爆管，以及能及时发现氧化皮脱落情况：

1）考虑采用耐氧化的合金材料，在兼顾成本的同时，尽量提高金属材料的抗氧化等级。

2）在易造成堵管的部位，采用与氧化皮膨胀系数相对较接近的材料，减缓氧化皮的剥离。

3）现在继能对不锈钢进行氧化皮堆积情况检测后，已经有能够对铁素体钢进行氧化皮堆积情况的检测，应尽快推广这一新技术。

4）积累关于水蒸汽氧化问题的工程数据，如：氧化皮堆积量与爆管的关系、氧化层厚度与剥落的关系、在一定的蒸汽参数下氧化皮堆积量与时间的关系等，以更好地指导检修和运行。

5）探讨在停机保养和缓解次高温状态下管道内壁和空气接触氧化的技术措施。