超臨界鍋爐機組對氧化皮脫落的決定性作用

來(lái)源:投稿網(wǎng) 時(shí)間:2024-02-15 10:00:08

引言

近年來(lái)，高參數超（超）臨界機組相繼投入運行。超（超）臨界機組運行的高參數不僅帶來(lái)了更好的經(jīng)濟效益，而且對材料和運行條件的要求也越來(lái)越高。在高溫高壓條件下，水蒸和鐵的反應速率顯著(zhù)增加，因此高溫加熱面氧化皮的形成是不可避免的結果。隨著(zhù)蒸汽在鍋爐中循環(huán)，特別是在升降負荷階段，氧化皮異常剝落后，彎曲處容易堵塞管道，導致管道爆炸。

1氧化皮的生成機制。

研究表明，超臨界機組的蒸汽溫度很高，水蒸氣在570℃時(shí)具有很強的氧化能力。高溫加熱面管內壁與水反應產(chǎn)生Fe（OH）2，飽和后在一定溫度范圍內轉化為Fe3o4。當溫度高于570℃時(shí)，內部氧化物的分布將成為Feo。Fe3o4。Fe2o3由三層材料組成（Feo在最內層），其厚度比約為100:10:1。由于Feo致密性差，結構松散，破壞了整個(gè)氧化皮的穩定性，使氧化皮容易脫落堵塞管道。氧化皮的產(chǎn)生與溫度、時(shí)間、氧量、壓力、流速、鋼材成分等有關(guān)。通常認為溫度越高。流速越快，產(chǎn)生速度越快。國內外研究表明，金屬表面的氧化膜不是由生蒸汽中的溶解氧和鐵反應形成的，而是由水蒸氣本身氧化表面的鐵分解成的。在570℃以上。

2氧化皮脫落及影響因素。

通過(guò)對氧化皮形成機成機理的分析，可以看出溫度是導致氧化皮脫落的關(guān)鍵因素。為了進(jìn)一步證實(shí)這一點(diǎn)，在實(shí)際工作中，超臨界鍋爐機組對屏幕過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器進(jìn)行了仔細觀(guān)察。觀(guān)察發(fā)現底部彎頭處氧化皮堆積不是很?chē)乐?，測量管內蒸汽溫度始終保持在550℃以下，部分高溫再熱器管屏中氧化皮脫落現象較為嚴重，測量溫度始終在600℃以上，進(jìn)一步證實(shí)了溫度對氧化皮脫落的決定性作用。為了深入分析氧化皮脫落的原因，對屏幕類(lèi)型和高溫過(guò)熱器管道進(jìn)行了壓力比較測試。經(jīng)測試，發(fā)現屏幕類(lèi)型和高溫過(guò)熱器的管道壓力值為24MPa，高溫再熱器的管道壓力為4MPa，高溫再熱器中氧化皮數量較多。因此，低壓也會(huì )導致再熱器管道中氧化皮脫落。溫度和壓力可以說(shuō)是影響氧化皮脫落的兩個(gè)重要因素。在實(shí)際處理中，應從這兩個(gè)因素進(jìn)行綜合處理。

3氧化皮防治措施。

3.1高溫氧化皮清洗技術(shù)。

1)管道切割清洗。管道切割清洗是通過(guò)檢測發(fā)現氧化物皮膚超過(guò)了清洗加熱管的危險程度。該方法最直觀(guān)、最可靠，但清洗工作量大，對加熱管損壞較大。2)蒸汽吹風(fēng)機。蒸汽吹風(fēng)機是在鍋爐停機后冷卻，氧化物皮脫落后點(diǎn)火，蒸汽通過(guò)旁路吹掃加熱表面的氧化物皮，然后停止檢查?；蛘咴谙麓螁?dòng)沖洗前通過(guò)旁路直接吹掃氧化物皮膚。上述方法可以減少管道切割檢查的數量，但不能保證所有加熱表面的氧化物皮膚都能清洗干凈。前一種方法還需要消耗大量的燃料，并延長(cháng)維護周期。后一種方法不太可靠。3)壓縮空氣吹掃。在國外有應用，需要增加另一個(gè)系統，初始投資較大。實(shí)際應用效果尚不清楚。

3.2氧化皮防治措施。

（1）660MW超臨界鍋爐在日常沖洗過(guò)程中，排放的水質(zhì)必須符合冷沖洗和熱沖洗水質(zhì)指標的相關(guān)規定。如果采用冷沖洗，啟動(dòng)鍋爐水循環(huán)泵，打開(kāi)冷水調節閥，保持一定流量進(jìn)行分離器沖洗，直至排水水質(zhì)Fe含量小于100μg/L，冷循環(huán)沖洗完成；熱沖洗時(shí)，需要控制燃料用量和水量，將分離器入口溫度控制在200℃的恒溫狀態(tài)，然后沖洗，直到分離器排水水質(zhì)Fe含量小于100μg/L。（2）當660MW超臨界鍋爐在加熱過(guò)程中啟動(dòng)時(shí)，必須確保其內部不同熱狀態(tài)物質(zhì)的加熱控制曲線(xiàn)合理控制蒸汽溫度。一般來(lái)說(shuō)，為了防止660MW超臨界鍋爐高溫加熱面金屬溫度急劇下降，鍋爐煙氣系統需要在熱啟動(dòng)環(huán)節同時(shí)啟動(dòng)，并實(shí)時(shí)監控鍋爐內部運行狀態(tài)，將爐膛通風(fēng)總風(fēng)量控制在35%左右，連續通風(fēng)約5min點(diǎn)火，同時(shí)投入燃料量，控制屏高再煙氣溫度保持恒定，防止660MW超臨界鍋爐高溫受熱面溫度下降。（3）加強660MW超臨界鍋爐運行過(guò)程中金屬壁溫和工作質(zhì)量溫度的有效控制，嚴禁超高溫工作。除了調整660MW超臨界鍋爐的燃燒、通風(fēng)和煤水比外，還可以根據鍋爐高溫受熱面的材料選擇相應的溫度。濕度報警檢測系統，對鍋爐內過(guò)熱器和再熱器運行過(guò)程中的管壁金屬溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和管理，并加強對60MW超溫管理。

3.3防止氧化皮脫落的措施。

在鍋爐操作人員的配合下，嚴格執行規定：停爐后悶爐72小時(shí)，停爐冷卻速率不超過(guò)2℃/min。停爐時(shí)，爐膛通風(fēng)10min后立即停止運輸。引風(fēng)機，關(guān)閉運輸。引風(fēng)機進(jìn)出口擋板，防止鍋爐加熱面冷卻過(guò)快?？刂聘邷剡^(guò)熱器。屏幕式過(guò)熱器。高溫再熱器出口蒸汽溫度和加熱面金屬溫度的冷卻速度確保不超過(guò)2℃/min；主要。再熱壓降速率不超過(guò)0.3mpa/min；降壓后，水冷壁上的水將控制啟動(dòng)分離器的溫度，降速率不超過(guò)2℃/min；啟動(dòng)分離器儲水箱，見(jiàn)水后啟動(dòng)煙氣系統進(jìn)行通風(fēng)冷卻。根據環(huán)境溫度，控制風(fēng)機輸出，調整低于。低再入口煙氣溫度降低速率不超過(guò)2℃/min。禁止強制冷卻。執行悶爐時(shí)間大于72小時(shí)，避免停爐時(shí)奧氏體氧化體脫落。

結語(yǔ)

防止高溫受熱面管因氧化皮脫落而堵塞爆管的關(guān)鍵是有效控制受熱面管壁的溫度和溫度變化速度。但是，由于管壁溫度測量點(diǎn)安裝在鍋爐天花板外殼中，當爐內管壁的實(shí)際溫度、啟停爐和機組負荷發(fā)生變化時(shí)，不能真正反映爐內管壁的實(shí)際溫度和爐內管壁的實(shí)際溫度變化速度。但是，在爐內安裝管壁溫度測量點(diǎn)，并根據試驗確定爐內。外管壁溫度差數據，結合爐外溫度測量點(diǎn)的測量結果，根據蒸汽出口端管壁溫度計算不同管道的最高運行溫度。為了提高計算精度，采用數值模擬計算的方法確定屏幕底部和各級受熱面入口煙氣的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分布，為熱偏差系數的選擇提供依據，利用測量爐內管壁的實(shí)際溫度和溫度變化速度，糾正現有溫度測量點(diǎn)的值，更好地控制氧化皮的產(chǎn)生，有效控制高溫受熱面管因氧化皮脫落而堵塞。