河曲电厂二期防治氧化皮脱落措施.docx
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河曲电厂二期防治氧化皮脱落措施
山西河曲能源有限公司技术文件
河曲电厂二期锅炉氧化皮防治措施
批准：
审定：
审核：
编制：
2015年06月20日
河曲电厂二期锅炉氧化皮防治措施
根据集团公司《亚/超（超）临界锅炉高温受热面氧化皮防治技术标准》要求，河曲电厂针对本厂实际情况制定亚/超（超）临界锅炉高温受热面氧化皮防治措施。
亚/超（超）临界锅炉高温受热面用铁素体钢、马氏体钢和奥氏体钢材料投入运行后，管内壁在高温水蒸汽作用下生成氧化皮是不可避免的。
氧化皮的主要成分是大量Fe3O4和少量Fe2O3。
而铁氧化物Fe3O4，与奥氏体不锈钢母材晶格形式、热膨胀系数之间有较大差异。
运行中，管内壁产生氧化皮生长到一定厚度时，在机组启停过程中，温度有较大变化时，由于热膨胀系数相差较大，氧化皮很容易从金属本体剥落。
当剥落物堆积到管排下部弯头部位，将引起管路堵塞而发生超温爆管；当剥落物随蒸汽进入主汽阀会造成卡涩；当剥落物进入汽轮机将发生固体颗粒冲蚀（SPE）。
防止氧化皮脱落对亚/超（超）临界机组安全、稳定、经济运行，具有十分重要的意义。
一、锅炉氧化皮形成原因：
主要原因：
高温氧化。
其它原因：
锅炉运行时间长、水质、运行习惯、锅炉构造及其它因素。
超临界机组正常运行主蒸汽温度（571℃）此时炉内钢管实际温度（571℃＋50℃＝621℃）。
因此，锅炉设计应用SA-213T91、SA-213TP347H、等不锈钢材料。
当蒸汽温度在566℃以上时不锈钢管料就会发生所生成的氧化皮剥落事故，特别是超临界锅炉不可避免产生氧化皮脱落堵塞管道，检修时必须检查。
超临界机组正常温度运行（571℃），根据奥氏体不锈钢使用特性，氧化物高峰期应在13000小时左右就会出现脱落堵塞管道。
温度越高，高温氧化越快，容易造成氧化物运行中大面积快速脱落－－堵塞爆管。
超临界机组超温运行（≥571℃），此时炉内钢管温度（571℃＋50℃≥621℃），就会加速高温氧化。
炉内钢管就会一直产生高温氧化、一直脱落、随着蒸汽带走，一般不会发生氧化物堵塞爆管。
但是会冲刷损坏汽轮机叶片、喷嘴、隔板等部件。
二、氧化皮的脱落：
1、停炉时：
由于不锈钢在运行时内壁已有大量的氧化物存在，而不锈钢和氧化物的膨胀系数相差较大，冷却时不锈钢收缩快，氧化物收缩慢。
氧化物－挤碎－脱落－沉积。
主要因为不锈钢的线膨胀系数不同：
2.1*10-5，氧化物的线膨胀系数：
0.9*10-6，氧化物脱落无法避免。
2、启炉时：
由于不锈钢在运行时内壁已有大量的氧化物存在，在停炉时已破碎，不锈钢和氧化物的膨胀系数虽然相差较大，但不锈钢膨胀快，氧化物膨胀慢，氧化物破碎量小，一般不会造成氧化物大面积脱落。
氧化物脱落量小，一般不会造成堵塞爆管。
三、防止氧化皮脱落的具体措施：
（一）、启动阶段
1、严格按机组运行规程规定进行锅炉上水，控制上水速度150t/h左右，上水温度与汽水分离器壁温差＜110℃，启动初期，利用辅汽提升除氧器给水温度，尽量保证上水温度达到110℃，加强水质监督。
冲洗阶段的水质标准：
控制标准
冲洗流程
低压系统冲洗
锅炉冷态冲洗
锅炉热态冲洗
PH（25℃）
－
9.0-9.6
9.0-9.6
全铁（μg/L）
≤200
≤200
≤50
SiO2（μg/L）
≤30
≤30
≤10
N2H4（μg/L）
－
10-50
10-50
Cl-（mg/L）
≤0.1
≤0.1
≤0.1
2、机组启动过程中严格按照规程要求进行冷态、热态冲洗，冷态冲洗水质不合格不允许锅炉点火，热态冲洗水质不合格不允许锅炉升温升压。
3、机组启动时，利用旁路将氧化皮吹扫到凝汽器，同时监测凝结水的含铁量≤500μg/L（如果时间允许应达到200μg/L），可以投入精处理，凝结水回收。
要求做到冷态冲洗不合格，锅炉不允许点火，热态冲洗不合格，不允许汽轮机冲转。
4、机组启动时，燃料量投入不可过快，尽量维持磨煤机最小给煤量，按启动曲线进行升温升压，在饱和温度＜100℃时，温升速率≯1.0℃/min，汽机冲转前温升速率≯1.5℃/min，机组并网后升温速率控制≯2.0℃/min。
5、启动时保证主汽的压力和蒸汽流量，汽机冲转前一般维持主汽压力在5.0MPa以上，蒸汽流量≮450t/h，适当开大旁路系统，能有效吹扫过、再热蒸汽管道积存的氧化皮。
6、机组冲转之前，利用旁路系统进行氧化皮吹扫，快速开启和关闭旁路，通过瞬间压力和流量的变化进行吹扫，吹扫期间密切关注凝汽器水质含铁情况的变化。
7、机组冷、热态启动过程中严格按照不同状态的升温升压曲线控制蒸汽温度。
在热态启动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉的烟风系统要与其它系统同步启动。
烟风系统启动后炉膛通风控制总风量为35%，在炉膛通风5分钟结束立即点火，点火后要尽快投入燃料量，控制屏过、高过、高再的温升速率为≯3℃/min，防止受热面金属温度降低。
8、锅炉从点火启动至发电机并网带初期负荷阶段，除控制好升温升压速率外，要尽量避免主、再热汽温出现反复的现象，减小汽温变化幅度，防止氧化皮脱落。
9、机组冲转前要求使用一级减温水控制汽温，不得使用二级减温水，并网后低负荷阶段控制二级减温水流量，投用减温水过程中严密监视和控制各管壁温度波动情况，防止减温水投入后因受热面金属管材内形成的氧化皮与管材金属的膨胀系数不同造成氧化皮的大幅开裂及脱落，锅炉启动过程中再热器减温水原则上不允许使用，以烟气调节挡板控制再热汽温为主。
尽可能的通过配风调整进行烟气温度调整来达到汽温调整的目的，尽可能的不用减温水。
10、干湿态转换过程是锅炉受热面氧化皮脱落的高峰时期，各级壁温尤其时垂直管由于炉水循环泵的退出运行给水流量波动较大，此时应保持给水流量稳定，缓慢增加燃料量，使锅炉平稳过渡到干态运行，不要在临界区域停留，避免锅炉干湿态反复转换造成汽温大幅波动。
锅炉转态过程尽可能的平稳不要给水、负荷、壁温、过热度den高参数频繁多次的波动造成氧化皮脱落。
11、监视各受热面温度在许可范围内并有一定的余量，垂直管段在420℃以下，屏过后温度530℃以下，高再后温度569℃运行。
监视末过壁温≯590℃、高再壁温≯610℃，如有超温现象要降参数运行，并及时对整个燃烧系统进行燃烧调整。
（二）、正常运行
1、严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温超压运行。
2、受热面蒸汽和金属温度按要求进行控制。
由于受热面可能存在较大的热偏差，受热面蒸汽温度的控制要服从金属温度，金属温度超温要视情况降低蒸汽温度运行。
3、锅炉运行过程中，过热器出口蒸汽温度偏差左右两侧≯5℃，屏过出口温差≯10℃，高再出口偏差≯10℃，且运行中按温度高点控制蒸汽温度，发现异常时及时采取措施处理。
4、机组加减负荷控制负荷变化率≯6MW/min，温度波动≯2℃/min。
5、制粉系统启停及切换过程中要平稳，不要扰动过大。
燃料量、风量调整不能波动太大，尽可能的缓慢操作。
6、运行中发现金属温度超过允许值，通过降低蒸汽温度和运行方式调整，当出现金属温度普遍超温经调整无效，降负荷处理仍无法恢复到允许值以下要做好停机准备；任何时候不允许蒸汽参数和受热面金属温度长时间超过允许值运行。
7、利用对锅炉的金属温度和蒸汽超温情况进行定期分析，分析报告附运行月分析报告中，作为机组检修的参考数据。
8、建立超压超温台账，定期进行分析根据超温情况进行调整。
（三）、停机阶段
1、控制汽温汽压按规程规定，严禁温度、压力波动过大，降温速率为1.5℃/min，最大≯1.85℃/min。
2、机组正常停机过程中禁止投入减温水，尤其减负荷200MW以下是必须杜绝使用各级减温水，调整困难要尽可能通过配风调整降低减温水用量。
3、分离器压力1Mpa，进行锅炉带压放水，使过热器、再热器管处于蒸干状态。
4、锅炉停炉之后必须按要求及规程规定，不可以进行强制通风换水冷却，应采用闷炉处理（约18小时），以防止氧化皮脱落。
受热面有作业时末过金属壁温＜300℃方可打开人孔门进行自然冷却，＜250℃方允许启动风机通风冷却。
6、停炉后对受热面管进行抽样检查和对金属温度高的管屏割管检查，时间充足进行全面检查。
有氧化皮沉积的及时进行清理和处理。
四、其他注意事项：
（一）点火前
1、为防止启动期间的烟温偏差导致受热面超温，可启动双侧风烟系统。
2、锅炉点火前尽量将给水温度提高至110℃，点火后随着燃烧率和给水流量的增加，及时调整冲洗水流量，整个启动过程中，应保证除氧器的给水加热用汽量。
3、点火前总风量的控制不大于总风量的30%（750t/h）。
布袋除尘器通风干燥对防止氧化皮脱落有一定困难。
（二）初期暖炉
1、点火初期给水流量维持在450t/h，之后随着燃料量的增加，缓慢平稳的增加给水流量，汽机冲动前给水流量加至500t/h。
期间禁止给水流量的大幅扰动，并严密监视锅炉水冷壁温度的变化，任意管壁间温差大于50℃时，应立即采取增加给水或减少燃料来控制温差继续增加。
2、点火磨煤机的启动煤量尽量放低，并及时对等离子系统进行调整保证燃烧充分。
3、锅炉点火后，严格控制温升速率，分离器出口温度小于100℃前，温升速率为1.0℃/min，分离器出口温度大于100℃后温升速率≯1.5℃/min，任何时候温升速率≯2.0℃/min。
4、过热汽见压后，逐渐开启旁路，整个启动过程中维持高旁开度在较高的水平，防止过热器蒸汽通流量过小引起超温。
5、暖炉期间严密监视分离器出口温度变化率，控制分离器出口温度变化率≯1.5℃/min。
6、过热器出口温度升高较快时，可适当少量投入一级减温水，严禁投用二级减温水。
7、适当开启上层燃烧器辅助风门，以降低过热器温度。
8、当温度变化率较大时，可以适当调整总风量通过降低炉膛出口温度进行汽温调整。
五、机组停用保养
1）机组在停（备）用过程中，按照DL/T956的相关规定采取防锈蚀措施。
在维护过程中主要是检测内壁氧化皮厚度和氧化皮脱落后堆积状况，清理堵塞在受热面管内的氧化皮，同时维护好壁温测点与减温水调节阀门。
2）对屏式过热器、高温过热器、再热器进行氧化皮的监督检查，做到“逢停必检”。
检查的内容应包括外观、胀粗、变形量、壁厚、内壁氧化皮厚度、下弯头氧化皮堆积情况等，如需割管检查，应利用检修机会及时发现和处理。
对于无损检查发现氧化皮堆积较多或氧化皮较厚的管段（氧化皮堆积量大于管内径的1/3），应进行割管清理。
弯头堆积氧化皮检查方法：
射线拍片法（铁素体钢、奥氏体钢）、磁性检测法（奥氏体钢）。
割管检查项目：
微观组织检验，力学性能试验，氧化皮形貌、结构和剥离程度检查。
3）当受热面更换新管时，更换前必须对新管材料进行确认，并清洁。
割管后管口要及时封堵避免杂质落入。
4）锅炉停炉检修，检查吹灰器区域管子是否存在吹灰器蒸汽冲刷或吹灰时蒸汽带水现象（检查受热面有无水印痕迹），如果有水印痕迹就要及时提醒运行人员加强吹灰时疏水，避免蒸汽带水导致管材急速冷却发生氧化皮脱落。
5）加强对减温器的调门和截止门的检查和修理，确保严密不泄漏。
6）当锅炉进行了水压试验时，在积水烘干过程中应控制高温受热面同屏各管热偏差不超过40℃。
7）在机组抢修事故时应注意氧化皮脱落问题。
应注意控制锅炉蒸汽温降速率；维持正常的闷炉时间，不能过早进行通风冷却。
8）每次检修更换的新管，如采用氩弧焊焊接工艺，要求：
填塞的水溶纸要合格，溶解性好，填塞水溶纸时，水溶纸位置距离焊口约200-300mm.
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