超临界机组氧化皮脱落防治的运行策略

唐文杰

摘要：近年来我国电力行业保持了高速发展态势，电力设备设计与制造水平不断提高，越来越多的超临界与超超临界机组投入运行，逐渐替代了传统低参数机组，这也使我国电力生产效率得到明显提高，机组发电能耗持续降低，机组经济性得到了充分保障。与此同时，超临界机组由于汽水压力和温度都在持续提升，这也对锅炉材料及锅炉运行水平提出了更高要求。锅炉受热面在高温高压条件下，钢管与水冷壁之间发生了更高的发硬速率，特别是高温受热面很容易在管内形成氧化皮，而升降符合阶段氧化皮很容易因速率控制不当出现脱落现象，这不仅仅会导致受热面弯管处容易出现堵塞，进而导致爆管，同时也可能会对汽轮机和电机等设备产生不良影响。本文基于氧化皮形成原因及异常脱落原因提出防治运行策略，为超临界机组的运行提供借鉴与参考。

关键词：超临界锅炉;氧化皮;生成;脱落;防治;运行策略

超临界及超超临界机组具有参数较高、锅炉材料特殊等特点，这也使得氧化皮生成与脱落的几率大大增加，我们在长期运行过程中对氧化皮控制的运行控制策略进行了总结，同时借鉴制造企业与其它电厂的相关运行规范总结了一套行之有效的运行控制策略。氧化皮生成速率控制能够有效降低氧化皮的生成速度，避免氧化皮在短时间内大量生成，通过前文分析我们能够确定氧化皮生成速率的最根本影响因素是水质、启停过程、负荷升降等几个方面：

1 给水品质控制

目前我国大部分超临界机组均为引进技术，根据设计与制造企业的锅炉说明书来看，锅炉给水品质控制具有非常严格的要求，PH值、溶解氧、电导率等等因素均会对锅炉的氧化皮生成产生根本性影响，因此在运行过程中应该严格按照设计要求控制水质。锅炉水处理能够有效保证锅炉水质达到要求，氧化皮生成的最终原因是锅炉内水蒸汽与铁发生了氧化反应，锅炉给水的PH值、氧浓度、导电率等因素都会对氧化皮生成产生根本性影响。因此我们要严格控制给水品质，按照设计要求进行给水控制，定期对给水品质进行化驗，严格避免水质不合格现象发生。

2 锅炉启动期间的运行控制

1）锅炉上水温度与管子温度之间差异要尽量减小，控制给水温度在20至80℃之间开始上水，同时避免环境温度低于5℃。在上水初期利用旁路调门对上水速度进行控制，确保速率保持在5%BMCR左右。锅炉上水期间要进行冷态冲洗，同时提升除氧器水温，注意温度提升速度不超过20℃/h，对冲洗后的水质进行化验，确保水质合格后开始点火。

2）利用炉水循环泵进行冲洗，控制锅炉水质的铁离子含量，当水质化验结果显示铁离子含量<100 ug/L，同时PH值控制在9.2至9.5之间后，锅炉水冲洗达到合格标准后则说明冷态冲洗已经完成，锅炉具备了冲转条件。

3）机组在升压过程中运行人员要密切关注炉膛出口的烟温，烟温升温速率要控制在2℃/min之内，避免烟温温升过快影响到受热面的壁温变化情况。同时运行人员要严格控制升温升压速率，贮水箱内外壁温度变化情况，特别是要重点关注各级受热面的温升情况，严格遵照温升不超过0.7℃/min的控制要求，如果壁温升温速率超过了这个标准则要及时减少燃料投入，有效控制壁温升温速率。

4）锅炉启动初期即单台磨运行时要尽量避免减温水的投入，如果遇到特殊情况必须投入减温水时要采取手动控制的方式投入减温水，同时控制减温水的投入量与开度控制速率。这能够有效避免因减温水调节幅度过大或流量调节过大而出现受热面壁温波动过大的情况，减温水控制能够有效减少氧化皮脱落现象出现。

5）制粉系统的异常波动很容易导致锅炉汽温、压力和壁温等参数受到煤量变化出现异常波动，这种快速变化会导致锅炉升温和升压速率受到明显影响，因此运行人员一方面要进行重点监控，检修人员要对制粉系统展开重点巡查，另一方面则要及时控制油枪的投入和退出，确保锅炉热负荷保持整体稳定。

6）机组在并网后要严格按照运行规程所提供的曲线进行温度压力控制和升负荷控制，同时继续保持对壁温升温速率的控制，负荷的升降速率要注意在50%BMCR以下时控制在0.3% BMCR/min以内，超过50%BMCR以后控制在0.5% BMCR/min以内，逐渐调节主汽温度和再热器温度，机组负荷稳定后再提升主再热汽温至额定值。

3 锅炉正常运行阶段的氧化皮生成控制

1）有效控制统一受热面的管壁温度差。锅炉在运行过程中的管壁间如果存在较大温差在说明管子的受热并不均匀，这很容易导致部分管子内出现氧化皮，因此运行人员要通过燃烧侧的燃烧调整对壁温差进行控制，尽量保证所有管子均匀受热。

2）严格控制负荷升降速率。机组在投入正式运行后会经常面对负荷变化需求，而机组负荷变化要严格遵照相关运行要求，即50%BMCR以上的机组符合升降速率在1.5%BMCR/min以内，50%BMCR以下的机组负荷升降速率在1%BMCR/min以内，这能够有效避免负荷升降速率过快所导致的氧化皮生成。

3）尽量减少减温水使用。锅炉减温水的投入会导致锅炉受热面在短时间受到低温冲击，导致管内氧化皮生成的风险增加，因此在常规运行状态下要尽量减少减温水使用，尽量通过风门、烟气挡板、摆角等方式对温度进行调节，在其它调整手段用尽或紧急事故时再投入减温水，同时每一级减温水的投入量不超过当前负荷下主蒸汽流量的3%。

4）关注壁温情况，重点调节壁温。锅炉受热面壁温的变化应该成为运行人员控制调整时关注的重点，尽量降低火焰中心，避免受热面壁温超温现象，同时要控制过热器壁温、再热器壁温的最高点与最低点之间的差距，尽量保持在30℃以内，减少温度偏差对氧化皮生成产生的影响。

4 氧化皮脱落的控制策略

1）避免负荷波动过大。锅炉受热面的管壁内侧附着的氧化皮本身热膨胀率较小，远低于管子本身的热膨胀率，当负荷波动幅度较大时，氧化皮很容易从管内脱落，进而导致氧化皮在管子内部特别是弯头等区域聚集，导致管内工质流动不畅，引发爆管问题。因此运行人员要对机组的负荷波动保持重点关注，严格按照机组运行要求控制负荷升降速率。

2）有效控制汽温变化

锅炉汽温在500至600℃之间时的温度突变很容易导致氧化皮大量脱落，因此在此温度范围内要注意控制汽温，避免汽温出现异常波动而导致氧化皮大量脱落。同时也要尽量减少使用减温水，减温水的喷水量及喷水周期变化都会导致氧化皮脱落增加。

3）注意锅炉启动与停炉速度

锅炉在启动和停炉期间的温度变化不仅仅会对锅炉本身造成一定影响，更会导致受热面内出现氧化皮脱落。因此启动与停机时都要严格按照控制要求维持速率变化的稳定性，尽量采用自然冷却方式，因故障停机时要在通风10分钟后立刻进行焖炉，焖炉时间要至少达到4小时。

参考文献：

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