襄陽火電廠600MW機(jī)組防止高溫水蒸汽氧化運(yùn)行措施

袁明常

摘要 文章主要對襄陽火電廠600MW機(jī)組防止高溫水蒸汽氧化的運(yùn)行進(jìn)行分析，并提出實(shí)際的防治措施及發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞 火電廠；600MW機(jī)組；高溫水蒸汽氧化

中圖分類號TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0065—01

1高溫水蒸汽氧化問題概述和危害

自2004年國產(chǎn)首臺超臨界機(jī)組投產(chǎn)以來，高參數(shù)大容量機(jī)組在我國發(fā)展迅速。蒸汽參數(shù)不斷提高，壓力由25.20MPa提高到27.26MPa、溫度由566℃/566℃提高到600℃/600℃，機(jī)組容量和參數(shù)的提高，是我國電力行業(yè)節(jié)能減排的一項(xiàng)重要舉措，但也給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一系列需要研究和解決的問題，其中，600MW機(jī)組高溫水蒸汽氧化問題就比較突出。

金屬在高溫水蒸汽中會發(fā)生嚴(yán)重氧化，對于常用的奧氏體鋼TP347H，在600℃左右的某一溫度下，水蒸汽氧化速度會出現(xiàn)急劇增加。

高溫水蒸汽導(dǎo)致金屬管材氧化后產(chǎn)生的氧化膜在管內(nèi)壁剝落，易堵管或引起超溫爆管泄漏事件，是目前威脅高參數(shù)（超臨界或超超臨界）機(jī)組安全運(yùn)行的主要原因之一。其中，高溫過熱器、屏式過熱器及高溫再熱器高溫水蒸汽氧化較嚴(yán)重，且氧化皮脫落較明顯。同時(shí)，剝離的氧化皮也可能引起對汽輪機(jī)入口通流部分的固體顆粒侵蝕及損害汽輪機(jī)葉片。這些剝離的氧化皮還會成為熱力設(shè)備易結(jié)垢部位沉積物的來源。

2湖北華電襄陽公司2×600MW機(jī)組基本情況

湖北華電襄陽發(fā)電有限公司2×600MW超臨界機(jī)組鍋爐選用上海鍋爐廠設(shè)計(jì)制造SG1913-25.4-M947鍋爐，為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、兀型露天布置、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。鍋爐燃用平頂山礦煙煤。爐后尾部布置兩臺轉(zhuǎn)子直徑為φ13492mm的三分倉容克式空預(yù)器。鍋爐末級過熱器采用無縫合金鋼管，其外徑和壁厚由強(qiáng)度計(jì)算來決定，管子材料主要由工作條件來決定。鍋爐廠設(shè)計(jì)采用管子規(guī)格為中38.1×5.599.03mm，材料為SA213T23，T91，TP347H。

3對機(jī)組實(shí)際問題采取的措施

600MW機(jī)組對高溫水蒸汽氧化問題采取的運(yùn)行措施。

1）鍋爐啟動上水時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程，鍋爐水質(zhì)必須合格，夏季上水時(shí)間不小于2h，冬季上水時(shí)間不小于4h；鍋爐冷態(tài)啟動過程中嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行鍋爐冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗。冷態(tài)清洗要求水質(zhì)達(dá)到以下指標(biāo)：電導(dǎo)率<1μs/cm，F(xiàn)e<100μg/L，SiO，<30μg/L，PH值9.3～9.5；熱態(tài)清洗要求水質(zhì)達(dá)到以下指標(biāo)：Fe≤50μg/L二氧化硅含量<25μg/L。

2）啟動過程中嚴(yán)格控制鍋爐升溫升壓速度。溫度在100℃以下時(shí)，升溫率不得超過1.1℃/min控制在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)（溫度低于300℃）前，分離器出口溫度升溫速率不大于1.5℃/min，溫度450℃以上時(shí)，升溫速率小于1.85℃/min；汽水分離器和儲水箱金屬內(nèi)壁溫升變化率不大于5℃/min，內(nèi)外壁溫差不大于25℃，各管屏相鄰間溫差不大于50℃。

3）啟動時(shí)投入爐水循環(huán)泵系統(tǒng)，啟動過程中主汽溫度的調(diào)節(jié)優(yōu)先采用鍋爐燃料量和風(fēng)量并配合給水量和汽機(jī)旁路系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡量不使用減溫水。

4）機(jī)組啟動采用微油裝置投入B磨煤機(jī)時(shí)，控制磨煤機(jī)的煤量不超過20T/H磨煤機(jī)啟動后加強(qiáng)對鍋爐管壁金屬溫度的監(jiān)視，在管壁金屬溫度升溫速率正常時(shí)逐漸增加磨煤機(jī)的出力。

5）啟動過程中當(dāng)主汽溫度高于360℃，開啟二級減溫水總門，投入二級減溫水，控制主蒸汽溫度在360℃。在啟動期間減溫水調(diào)節(jié)時(shí)，減溫器后的蒸汽過熱度不得低于20℃，同時(shí)要注意減溫水量的控制，盡量減小屏過和高過管壁溫度的變化率。再熱汽溫通過煙氣擋板來進(jìn)行調(diào)節(jié)。機(jī)組啟動帶負(fù)荷正常后24h內(nèi)維持主、再熱蒸汽溫度560℃運(yùn)行，24h—72h內(nèi)維持主蒸汽溫度560℃～566℃運(yùn)行，然后視高溫過熱器金屬壁溫情況逐步升高至額定值運(yùn)行。

6）啟動過程中加強(qiáng)受熱面金屬管壁溫度的監(jiān)視，控制金屬壁溫均勻上升；發(fā)現(xiàn)管壁溫度異常升高（包括異常降低）時(shí)，穩(wěn)定燃燒工況運(yùn)行，停止升溫升壓。機(jī)組啟動和并網(wǎng)帶負(fù)荷過程中受熱面金屬管壁溫度出現(xiàn)報(bào)警，通過穩(wěn)定燃燒工況運(yùn)行無法消除異常時(shí)，降低燃料量或機(jī)組負(fù)荷消除金屬管壁溫度報(bào)警；若還是無法消除報(bào)警且存在上升趨勢時(shí)，申請停爐對超溫管子進(jìn)行割管檢查處理。

7）機(jī)組正常運(yùn)行期間，運(yùn)行人員按規(guī)定記錄鍋爐金屬壁溫，控制鍋爐主、再熱汽溫不超過570℃，高過，高再管壁金屬溫度不超過600℃。若管壁溫度超過600℃，降低主蒸汽溫度至560℃～565℃運(yùn)行；若降低溫度運(yùn)行后金屬溫度還是超限，申請值長降低機(jī)組負(fù)荷，維持金屬管壁溫度不超過600℃，同時(shí)嚴(yán)禁鍋爐低氧量，超負(fù)荷運(yùn)行。

8）機(jī)組低負(fù)荷時(shí)優(yōu)先采用下層磨煤機(jī)運(yùn)行方式，機(jī)組負(fù)荷高時(shí)，盡量增加下層磨煤機(jī)出力，減小上層磨煤機(jī)出力，降低爐膛出口煙溫。嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐吹灰制度。當(dāng)長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行或者磨煤機(jī)運(yùn)行方式造成鍋爐燃燒狀況不良時(shí)，吹灰時(shí)可以投油助燃，嚴(yán)禁鍋爐長時(shí)間運(yùn)行不吹灰。

9）機(jī)組正常運(yùn)行期間升降負(fù)荷的速率不超過10Mw/min，機(jī)組升降負(fù)荷時(shí)控制主蒸汽和再熱蒸汽溫度變化率小于1.5℃/min。機(jī)組停運(yùn)過程中嚴(yán)格控制降負(fù)荷速率和主、再熱汽溫速率。負(fù)荷從320MW降至220MW時(shí)，以3.2MW/min（0.5%/min）的速率繼續(xù)減負(fù)荷，主汽溫以0.5～C/min～0.55℃/min、再熱汽溫以2～2.5℃/min的速率開始滑降，負(fù)荷從220MW降至160MW時(shí)，以1.0MW/min的速率繼續(xù)減負(fù)荷，主汽溫以0.8℃/min、再熱汽溫以1℃/min的速率滑降；負(fù)荷96MW以下時(shí)，以3.2Mw/min的速率繼續(xù)減負(fù)荷，主汽溫以0.16℃/min～0.17℃/min、再熱汽溫以0.21℃/min～0.22℃/min的速率繼續(xù)滑降。機(jī)組停運(yùn)后按照停機(jī)時(shí)間對鍋爐受熱面進(jìn)行有效保護(hù)，鍋爐機(jī)組跳閘和正常停運(yùn)后，及時(shí)檢查關(guān)閉各風(fēng)煙系統(tǒng)看火孔和相關(guān)擋板，避免鍋爐的急劇冷卻。加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整和巡回檢查質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備安全隱患，減少機(jī)組非計(jì)劃啟停次數(shù)。

10）在每次機(jī)組啟動時(shí)，通過汽機(jī)旁路系統(tǒng)閥門的大幅度開關(guān)操作和鍋爐過熱器PCV的間斷開關(guān)操作以改變受熱面管內(nèi)蒸汽流量和流速，對管子進(jìn)行變流量，變壓力沖洗，已達(dá)到帶走部分氧化皮的目的。

4關(guān)于水蒸汽氧化問題的努力方向

從目前技術(shù)來看，鍋爐鋼管的高溫水蒸汽氧化不可避免，我們所能所做的工作應(yīng)集中在減緩水蒸汽的氧化和剝離，達(dá)到在一個(gè)大修期內(nèi)不會堵塞爆管，以及能及時(shí)發(fā)現(xiàn)氧化皮脫落情況：

1）考慮采用耐氧化的合金材料，在兼顧成本的同時(shí)，盡量提高金屬材料的抗氧化等級。

2）在易造成堵管的部位，采用與氧化皮膨脹系數(shù)相對較接近的材料，減緩氧化皮的剝離。

3）現(xiàn)在繼能對不銹鋼進(jìn)行氧化皮堆積情況檢測后，已經(jīng)有能夠?qū)﹁F素體鋼進(jìn)行氧化皮堆積情況的檢測，應(yīng)盡快推廣這一新技術(shù)。

4）積累關(guān)于水蒸汽氧化問題的工程數(shù)據(jù)，如：氧化皮堆積量與爆管的關(guān)系、氧化層厚度與剝落的關(guān)系、在一定的蒸汽參數(shù)下氧化皮堆積量與時(shí)間的關(guān)系等，以更好地指導(dǎo)檢修和運(yùn)行。

5）探討在停機(jī)保養(yǎng)和緩解次高溫狀態(tài)下管道內(nèi)壁和空氣接觸氧化的技術(shù)措施。