火電廠鍋爐受熱面管氧化皮脫落事故原因分析

摘 要：在火電廠的鍋爐中，爐管常會出現(xiàn)氧化皮脫落的現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象極容易造成爐管的堵塞，從而造成火電廠安全事故的發(fā)生。此類安全事故在所有安全事故當中占有很大的比重，所以為了能夠降低安全事故發(fā)生的概率，盡量使企業(yè)和工作人員受到損失，應(yīng)嚴格控制并處理此類事故的發(fā)生。文章就火電廠鍋爐受熱面管氧化皮脫落事故原因進行具體分析，并根據(jù)所分析出的結(jié)果提出有效的解決措施，希望能夠促進我國火電廠的發(fā)展，給人們的生活帶來最大的便利。

關(guān)鍵詞：火電廠；鍋爐受熱面管；氧化皮脫落；事故原因；對策

前言

隨著我國人們生活水平的提高，人們對于電力需求變得越來越高，并對其產(chǎn)生了依賴。基于上述背景，我國發(fā)電廠為了滿足人們的需求，開始更新現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備，擴大電力的生產(chǎn)能力。目前，超（超超）臨界機組是目前發(fā)電廠所引進的最新的設(shè)備，其所具有的各項性能也是相對較好的，但是在其使用過程中卻存在氧化皮脫落的問題，這在一定程度上降低了設(shè)備使用的安全性，增加了發(fā)生事故的概率。下面作者就針對氧化皮脫落的特征、形成原因以及解決措施進行闡述。

1 氧化皮脫落的主要特征

通過對發(fā)生氧化皮脫落的爐管進行觀察和研究能夠發(fā)現(xiàn)，由于爐管的材質(zhì)不同也會出現(xiàn)不同的差異。當爐管材料為鐵素體鋼時，所產(chǎn)生的氧化皮是相對較厚的，一般都能夠達到1mm左右，其在脫落時一般都是大面積脫落。當爐管材料為奧氏體不銹鋼時，其所形成的氧化皮是較薄的，一般都在30到50μm之間，其所發(fā)生的脫落都是小片脫落[1]。氧化皮在發(fā)生脫落以后，主要堆積在U型管彎曲的部分、節(jié)流孔等部位，從而造成局部溫度過高，發(fā)生爆管事故。

2 氧化皮脫落的原因分析

在臨界機組運行的過程當中，內(nèi)部蒸汽的溫度能夠達到大約600度左右，在其氧化的范圍之內(nèi)（蒸汽發(fā)生氧化的溫度范圍在450度到700之間），能夠?qū)⑺魵夥纸獬蒓H-和H+兩種離子，這兩種離子極容易與設(shè)備當中金屬元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而發(fā)生反應(yīng)后所形成的產(chǎn)物被人們稱之為氧化皮[2]。由于設(shè)備在運行過程中一直處于高溫狀態(tài)，持續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量的氧化皮。當形成的氧化皮積累到一定厚度時，其將會與原材料發(fā)生脫離，并集中沉落在爐管中的某些位置，造成爐管的堵塞，進而引發(fā)安全事故。那么其具體發(fā)生的原因和因素大致有以下幾點。

2.1 爐管材質(zhì)的原因

由于爐管中各種成分和比例的不同，使不同的管材所具有的抗氧化性存在很大的差距。在設(shè)計和制造爐管的過程中，如果相關(guān)研究人員沒有考慮到管材所能夠承受的溫度，那么在其運行過程中由于長期的高溫，導(dǎo)致管材的表面發(fā)生大面的氧化，并在短時間內(nèi)出現(xiàn)氧化皮的脫落。在所有使用的爐管材料中，T23發(fā)生氧化皮脫落現(xiàn)象最為嚴重。所以，在選擇爐管材料時，應(yīng)盡量選擇具有更高耐熱性和抗氧化性的材料（如T91）。在提高爐管材料的抗氧化性上，還可以改變其內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)，例如材料表面的處理、晶粒度。

2.2 運行溫度的原因

通過對已經(jīng)發(fā)生爐管事故設(shè)備的相關(guān)記錄進行查閱，能夠發(fā)現(xiàn)爐管事故的發(fā)生一般都是因為超溫運行。設(shè)備的超溫運行通常是指其超過設(shè)備最初的設(shè)計溫度和材料的抗氧化度。當設(shè)備一直處于高溫運行的狀態(tài)時，將會大大加快氧化管的氧化速度，使所產(chǎn)生的氧化皮厚度不斷增加，當厚度達到一定值時，便會發(fā)生脫落。用于制作爐管的每一種材料都擁有一個最高的抗氧化溫度，在這個溫度之下，管材發(fā)生的氧化反應(yīng)將會十分緩慢，不會出現(xiàn)氧化皮嚴重脫落的現(xiàn)象；而當設(shè)備的運行溫度高于這個溫度時，將會加快爐管的氧化反應(yīng)，如果長期處在高溫運行狀態(tài)時，將會很快出現(xiàn)氧化皮脫落的現(xiàn)象。

2.3 設(shè)備開啟的原因

當設(shè)備開啟時，設(shè)備中水蒸汽還不能夠保持正常的流動，使有些爐管出現(xiàn)干燒的狀態(tài)，造成爐管氧化速度的加快。由于爐管中出現(xiàn)了超高溫的現(xiàn)象，為了能夠降低溫度，使其保持正常的運行狀態(tài)，將會往出現(xiàn)超高溫的部位輸入一些減溫水[3]。減溫水在輸入的過程中，將會使爐管的溫度發(fā)生大幅度的下降，導(dǎo)致爐管出現(xiàn)較大的熱應(yīng)力，從而使氧化皮發(fā)生脫落。很多設(shè)備在啟動之后發(fā)生氧化皮的脫落，便是因為這種原因。

3 氧化皮脫落的預(yù)防措施

通過對氧化皮脫落的原因進行分析，能夠發(fā)現(xiàn)爐管發(fā)生氧化反應(yīng)是不可避免的，所以只能夠通過采取有效的措施防止其發(fā)生脫落，以降低爐管發(fā)生事故的概率。

3.1 提高爐管材料所具有的抗氧化性

在所有材質(zhì)的爐管當中，T23材質(zhì)的爐管所發(fā)生氧化反應(yīng)是最明顯的，其所出現(xiàn)的氧化皮脫落現(xiàn)象也是最為嚴重的。當設(shè)備在運行過程中是因為這類材質(zhì)的鋼管而出現(xiàn)嚴重的氧化皮脫落，那么便可以通過更換不同材質(zhì)的爐管以解決這個問題（如將爐管的材質(zhì)更換成T91）[4]。此外，爐管材料所具有的氧化性還與材料結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，能夠通過對材料所具有的晶粒度進行處理以及對材料的便面進行噴丸處理以增加爐管的抗氧化性，盡量避免出現(xiàn)氧化皮的脫落。

3.2 控制爐管中的運行溫度

設(shè)備在正常運行的過程中，需要對其運行溫度進行控制，以確保設(shè)備中各部分的溫度一直保持在設(shè)計溫度之下。與此同時，還要重點關(guān)注設(shè)備受熱面上溫度出現(xiàn)的偏差，以做好燃燒的調(diào)整，并將設(shè)備當中溫度的偏差控制在10度以內(nèi)，從而避免設(shè)備部分地方由于溫度過高，而加快氧化反應(yīng)。當在設(shè)備運行時，如果發(fā)現(xiàn)了設(shè)備當中某部分的溫度已經(jīng)超過了設(shè)計溫度，工作人員就對其出現(xiàn)的原因進行具體的分析，并制定和實施有效的措施，以降低溫度。

3.3 控制設(shè)備在開啟過程中的溫度變化

在控制設(shè)備啟動溫度上，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的不同類型選取不同的方法去控制設(shè)備的運行溫度。當設(shè)備冷態(tài)開啟，并且設(shè)備中的蒸汽壓力和流量都能夠滿足設(shè)備的運行需求時，便可以對相關(guān)系統(tǒng)和元件進行吹掃，將所有沉淀的氧化皮清除干凈。而設(shè)備的熱態(tài)開啟時，便需要對設(shè)備當中金屬材料的溫度進行全面的控制，避免其出現(xiàn)大幅度的溫度變化，使其能夠達到設(shè)備停止前的溫度狀態(tài)。同時，在設(shè)備處于低負荷狀態(tài)時，應(yīng)盡量不要使用減溫水，從而減少設(shè)備進行干濕轉(zhuǎn)化的時間，進而降低由于金屬溫度發(fā)生變化而影響到設(shè)備的運行[5]。

4 結(jié)束語

總之，我國火力發(fā)電不管是在設(shè)備上，還是技術(shù)上都在進行不斷的創(chuàng)新、改革與完善。然而，其還依然受制于爐管材料、溫度等因素的影響，出現(xiàn)氧化皮脫落的現(xiàn)象，給設(shè)備的安全運行埋下了隱患。文章通過對爐管氧化皮脫落的原因進行分析，并提出一些能夠有效避免氧化皮產(chǎn)生和脫落的措施，希望能夠促進我國電力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]孫璽，杜保華，王大鵬，等.火電廠鍋爐管內(nèi)壁氧化皮脫落風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2013，04（08）：90-93.

[2]萬朝暉，陳俊.火電廠鍋爐氧化皮脫落的原因分析與預(yù)防措施[J].科技資訊，2013，09（17）：114.

[3]王殿仲，徐憲龍.630MW超臨界鍋爐高溫受熱面氧化皮形成及脫落原因分析[J].發(fā)電設(shè)備，2008，03（04）：310-312，357.

[4]李斌，陳學(xué)進.超臨界鍋爐高溫受熱面氧化皮脫落原因分析[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011，02（03）：86-89.

[5]梁百華，劉玉柱.600MW超臨界直流鍋爐氧化皮脫落原因分析及預(yù)防[J].中國電力教育，2011，11（33）：177-179.