某电厂实施氧化皮防控后的高压再热器对比研究

李亚军

（国电宁夏能源销售公司，宁夏 银川 750001）

0 引言

我国火电机组不断向高参数、大容量方向发展，蒸汽温度和压力的提高，使锅炉高温管材的蒸汽氧化问题日益突出。氧化皮的生成与温度、时间、氧量、压力、流速、钢材成分等有关，脱落堆积后引起气流阻塞易导致炉管过热爆管[1]，开展对氧化皮问题的分析与研究并提出有效的防治措施十分必要，而运行与停炉期间，采用综合性治理措施可有效防治锅炉氧化皮的产生与脱落，该文就此进行研究分析。

1 启动过程氧化皮检测

该文以某燃煤电厂采用的2 台单炉膛一次中间再热四角切圆超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉为例，进行了有效检测，2 台机组分别于2010 年12 月和2011 年6 月投产。

2014 年#1 机C 修期间，开展#1 炉氧化皮检测，发现高温再热器1-29 屏的外三圈奥氏体钢（TP347H）共87 根管有明显的氧化皮剥落堆积现象，对高温再热器氧化皮堆积管进行割管清理，同步对锅炉“四管”进行了全面的酸洗和重新钝化。#2 机C 修期间，同样发现奥氏体钢管屏氧化皮轻微堆积现象，在检修时进行了清理，并利用机组启动时对管道进行了吹管处理。

锅炉氧化皮的综合治理主要包含无油点火煤粉燃尽和稳燃、防止锅炉点火受热面干烧、拓展等离子点火电弧功率、降低磨煤机最小出力、燃烧热量与受热面膨胀匹配、壁温声光报警优化，停炉后进行闷炉，放水后进行抽湿，从源头上控制锅炉启动、停止及正常运行期间受热面温度变化率、干烧与超温，有效控制了锅炉氧化皮生成与剥落。如图1 所示。

图1 总图：高压再热器管道对比图

2 启动过程氧化皮防控方法

2.1 邻机辅汽加热给水

锅炉冷态启动时，将除氧器温度加热至110℃，锅炉以130t/h 流量进行上水，上水时间1.833 h，汽水分离器见水后，锅炉开始进行冷态变流量冲洗，合格后逐步提高除氧器温度来提高炉水温度，控制螺旋管及垂直管水冷壁温升率≯1.1℃/min（起压后≯1.5℃/min）。当除氧器内给水可加热至145℃不能再提高时，通过技术研究改进，将邻机辅汽通过二抽管道接入该机＃ 2 高加，进行加热给水[2]，将炉水加热到160℃左右，将水冷壁壁温加热到145℃，过热器壁温受传热影响同步上升至130℃。降低汽水膨胀时受热面温升率，使受热面温升均匀，防止受热面因温升过快导致氧化皮剥落。锅炉冲洗期间提高了水冷壁温度，强化了冲洗效果，炉水水质提前合格回收，节约了除盐水用量，减少热态冲洗时间2 h，可延迟2 h 启动锅炉风机，节约厂用电1.2×104kW·h 左右。同时炉内温度升高，为冷态点火创造了良好条件，具体参数见表1。

表1 辅汽至#2 高加加热参数

2.2 点火初期为再热器补汽防止干烧及温升过快

技术改进前，锅炉冷态点火至高压旁路阀未开启期间，再热器处于干烧状态。改进后，点火前一小时通过辅汽联箱向冷再入口引入辅助蒸汽，将高温再热器及低温再热器金属壁温加热至140 ℃，锅炉点火后，压力升至0.2 MPa 关闭空气门后，逐渐开启高、低旁，将辅汽至冷再电动门及手动门全关，防止蒸汽倒入辅汽联箱。预暖初期温升率≯1.1℃/min，点火后温升率≯0.5 ℃/min，真正消除了锅炉点火初期再热器“干烧”及温升过快的隐患。

2.3 邻炉热风加热炉膛

通过增设#1、#2 炉间增加热一次风联络风道，引入邻炉热一次风，经A、B 磨煤机进入炉膛，加热炉膛水冷壁、屏式过热器等受热面，提高炉膛温度，大大降低加热一次风耗用的辅汽量，提高了点火初期的一次风温，提高了等离子点火煤粉燃烧率，有效防止点火初期锅炉受热面升温率超限[3]。

2.4 减少点火煤量，降低点火初期温升速率

经过技术改造，将A、B 磨煤机加装变频器，锅炉点火初期充分发挥变频作用，该技术采用临炉热风与蒸汽暖风器相结合的方式，点火时空预器出口风温已提高至100 ℃，磨煤机使用变频启动，在20 t/h 煤量下点火成功后，逐渐将最小运行煤量由改造前的25t/h 降至改造后的7.87 t/h，燃烧稳定，随后每隔10 min 加煤一次（1 t/h～1.5 t/h），控制锅炉受热面温升率≯1.5 ℃/min。见表2。

表2 锅炉点火后汽温、壁温参数

由于A 磨煤机采用变频启动，在启动B 磨煤机时，可将A 磨煤机煤量减至10 t/h，有效控制了第2 台磨煤机启动后的总煤量。B 磨煤机启动后总煤量最小为28 t/h，有效避免了第2 台磨启动时的燃料量投入速度过快问题。磨煤机的变频控制在机组启、停期间为锅炉热负荷调整提供了充裕空间，能有效控制锅炉受热面的温度变化率≯1.5 ℃/min。

2.5 拓展等离子点火电弧功率，提高点火能量

传统等离子点火技术应用存在一定障碍，电弧功率调节范围窄导致点火能量偏低，需要的煤粉浓度相对增加，磨煤机的最低出力因此受限。锅炉启停时，因最小煤量受限会导致温度变化速率过快，造成直流炉汽水分离器等元件热应力超标、温度超标、氧化皮剥落。经过点火边界条件工况验证，大功率可调等离子较传统等离子提前20s 点燃煤粉[4]，最低稳燃煤粉量仅为传统等离子的25%，提高了点火成功率。机组点火初期，给煤量保持8t/h 锅炉着火稳定，大幅降低了初期燃烧率，避免受热面温度大幅变化。

2.6 壁温声光报警优化技术

在积极组织开展技改项目防范氧化皮生成与剥落的同时，研究应用声光报警优化技术，锅炉受热面壁温报警值降低15 ℃，同时增加壁温升速率（3 ℃/min）报警功能，充分应用声光报警及时提醒运行人员提前控制受热面壁温。报警优化应用后，壁温超限时间同比下降30%，大大降低了壁温超限产生氧化皮的概率[5]。

3 过程分析与改进措施

3.1 高加换热考虑不足及改进措施

投运加热后给水流量只考虑锅炉侧冲洗水量，对高加加热考虑不足，导致#2 高加出口水温变化较大，对高加安全运行和管板膨胀会产生不利影响。

改进措施：锅炉建立启动流量，稳定给水流量后投运高加加热，按升温速率调整进汽电动门。当进行变流量冲洗，或减小除氧器加热，要重点关注#2 高加进出水温度在允许速率范围，杜绝因温度急剧变化导致高加管板膨胀不均而泄漏的情况；当启动分离器将溢流回收至除氧器后，及时减小辅汽至除氧器加热，控制除氧器出口温度稳定；当#2 高加汽源由辅汽倒为冷再加热时，控制加热蒸汽量，确保高加出水温度在允许温升范围。

3.2 再热器局部两侧偏差及改进措施

辅汽至冷再补汽冷却系统投运时由于初期蒸汽流量小，对再热器局部冷却，存在两侧偏差问题。

改进措施：冷再补汽冷却系统投运初期，疏水暖管完毕后，控制低旁开度，建立一定压差，保证蒸汽充满整个换热面，使冷却均匀；当主汽压力建立后，及时开启高旁，通入冷却蒸汽；高旁开启时，控制高旁开度与辅汽至冷再进汽开度，控制冷再入口温度较小变化速率；锅炉启动点火前充分利用邻炉热一次风（将#2 炉侧热风联络门全开后，监视好#2 炉风烟系统，逐渐将#1 炉侧热风联络门全开），通过#1炉A、B 磨煤机进入炉膛，加热炉膛水冷壁、屏过等受热面，尽可能提高炉膛温度；为防止干烧造成再热器管壁产生氧化皮，在锅炉点火前2h 向再热器通入一定量辅助蒸汽[6]，将辅汽至冷再手动门及电动门全开后（辅汽联箱0.84 MPa，温度364 ℃）后能将低温再热器及高温再热器金属壁温加热至140 ℃左右。

4 结论

锅炉氧化皮的防控，对锅炉受热面安全运行有十分重要的意义。该厂通过对氧化皮产生机理的研究，重点在电厂启机、锅炉启动过程中采取防控措施，同时针对投运加热后给水流量对高加加热考虑不足、系统投运初期再热器局部两侧温度偏差等重点问题进行分析，提出了切实可行的改进措施，实现了对氧化皮的有效控制。

该厂通过长时间在运行管理方面的不断摸索完善，并在近6 年运行验证措施有效性，从2014 年起，该厂#1、#2 炉未发生过因氧化皮大量剥落堵管造成的锅炉爆管问题，对电站大型超临界及以上参数的锅炉氧化皮防控及安全运行具有一定的借鉴意义。