1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治

劉浩

摘 要：隨著用電量需求的不斷增大，在火力發(fā)電廠中1000MW燃煤鍋爐的使用越來(lái)越多，高性能的鍋爐在材料的使用上更加苛刻，在運(yùn)行時(shí)要求金屬具有更強(qiáng)的性能，以保證鍋爐在高負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)槌瑴氐仍蛟斐稍O(shè)備的損壞。鑒于此，本論文對(duì)氧化皮的防治進(jìn)行研究，通過(guò)闡述1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治內(nèi)容，提出了降低超溫狀態(tài)、防止氧化皮造成阻塞情況等策略，旨在不斷提升現(xiàn)今1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治水平。

關(guān)鍵詞：1000MW；燃煤鍋爐；氧化皮；防治

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）05-0187-01

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，工業(yè)化發(fā)展也越來(lái)越迅速。在環(huán)境保護(hù)的要求下要不斷提升大容量機(jī)組的應(yīng)用，但我國(guó)的火力發(fā)電廠由于應(yīng)用范圍較廣、應(yīng)用途徑較多等特點(diǎn)，在其應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，尤其是氧化皮的難題。因此，1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治成為現(xiàn)今較熱的話題，如何對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用分析，成為了1000MW燃煤鍋爐運(yùn)行、檢修人員必須考慮的問(wèn)題。

1 氧化皮的概述

1.1 氧化皮的內(nèi)涵

早在1929年，德國(guó)的科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，金屬在高溫的水中會(huì)發(fā)生氧化的現(xiàn)象。而氧化金屬的氧氣并不是來(lái)源與水中的溶解氧，而是來(lái)源與水汽的結(jié)合氧?；瘜W(xué)家通過(guò)化學(xué)分子式，也充分地證明了這一點(diǎn)。

3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2

通過(guò)上述的方程式能夠看出，隨著時(shí)間的推移，在蒸汽中的氫氣的含量會(huì)大幅的減小，此時(shí)會(huì)在金屬的表面形成一層致密的氧化膜。氧化皮自動(dòng)脫落的條件有兩個(gè)：（1）氧化皮達(dá)到一定厚度（臨界值）；（2）母材基體與氧化膜層間應(yīng)力達(dá)到臨界值。隨著金屬的冷熱的交替，會(huì)導(dǎo)致金屬的應(yīng)力不停的進(jìn)行循環(huán)；由于負(fù)荷變化范圍較大，導(dǎo)致金屬管壁的溫度變化幅度也較大，因此在氧化皮的厚度達(dá)到一定的臨界值，就會(huì)造成金屬氧化膜的剝落。

1.2 影響氧化皮剝落的原因

ΔTC——受壓應(yīng)力作用的氧化皮產(chǎn)生剝落的臨界溫度降幅；

εEωx——氧化皮的厚度以及楊氏模量；

αm——金屬的線性熱膨脹系數(shù)；

αox——氧化皮的線性熱膨脹系數(shù)；

Vox——泊桑比；

γF——界面間斷裂能。

通過(guò)公式的顯示，我們能夠看出影響氧化皮剝落的原因，通過(guò)以上原因的分析，找出解決問(wèn)題的途徑。

1.3 氧化皮的危害

當(dāng)前，氧化皮所產(chǎn)生以及剝離對(duì)機(jī)組所產(chǎn)生的危害主要有以下幾個(gè)方面：（1）氧化皮剝離會(huì)對(duì)鍋爐的受熱面造成升溫，其高溫造成超溫爆管等現(xiàn)象發(fā)生，威脅鍋爐的安全運(yùn)行；（2）氧化皮剝離產(chǎn)生的固體侵蝕顆粒物對(duì)汽輪機(jī)通流部分造成阻塞，并對(duì)噴嘴和葉片造成一定程度的損害；（3）氧化皮容易造成主汽門(mén)、調(diào)門(mén)卡澀，并對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行造成很大的威脅；（4）氧化皮的剝離會(huì)在一定程度上污染汽水品質(zhì)。

2 1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治

1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治主要分為兩大方面：一是降低超溫狀態(tài)；二是防止剝落的氧化皮造成阻塞的情況。

2.1 降低超溫狀態(tài)

通過(guò)上述公式的分析，控制金屬的超溫，就能夠有效的減小氧化皮的生成。具體的實(shí)施策略主要分為以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)整鍋爐的溫度在額定值范圍之內(nèi)。首先要保證機(jī)組在運(yùn)行工況下，尤其是處于啟動(dòng)或低負(fù)荷工況，要保證鍋爐內(nèi)部有足夠質(zhì)量的流速，這是減少超臨界壓力下氧化皮剝離的重要手段之一。其次，為了解決熱負(fù)荷過(guò)高，或者類(lèi)膜態(tài)沸騰現(xiàn)象發(fā)生，將輻射區(qū)的水冷壁的出口溫度進(jìn)行調(diào)低，要低于其壓力對(duì)應(yīng)的溫度水平。再次，做好鍋爐的防結(jié)焦工作，結(jié)焦會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生熱偏差，在日常的運(yùn)行中就要加強(qiáng)吹灰的管理工作。最后，加強(qiáng)機(jī)組的水冷壁金屬溫度的控制，防止啟停制粉系統(tǒng)、工況擾動(dòng)造成受熱面超溫。（2）加強(qiáng)對(duì)鍋爐的改造?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)鍋爐以下設(shè)備進(jìn)行改造工作：增加吹灰器，加強(qiáng)對(duì)受熱面的清理工作；增加鍋爐的受熱面積：在熱管部分增加部分絕熱材料，以確保管屏在使用中防止超溫現(xiàn)象的發(fā)生；對(duì)鍋爐的受熱面積進(jìn)行部分改造等都能夠在一定程度上降低氧化皮的形成，在一定程度上加強(qiáng)了1000MW燃煤鍋爐的運(yùn)行安全。

2.2 防止氧化皮造成阻塞情況

防止氧化皮造成阻塞情況的方式主要有以下幾種方法：

（1）加強(qiáng)對(duì)鍋爐啟停過(guò)程中的參數(shù)的控制。鍋爐短期內(nèi)進(jìn)行重復(fù)的啟停工作，會(huì)使氧化皮大規(guī)模的剝離，通過(guò)優(yōu)化啟停過(guò)程，能夠減少氧化皮的剝落情況。增加旁路系統(tǒng)協(xié)助啟動(dòng)，能夠有效的減少鍋爐蒸汽中的固體顆粒對(duì)汽輪機(jī)的影響；這種旁路系統(tǒng)，也有利于加強(qiáng)對(duì)主體參數(shù)的控制，防止氣溫變化過(guò)大而造成的氧化皮的脫落的情況發(fā)生。另外控制金屬的溫度變化率不超過(guò)1.5℃，防止溫度驟變?cè)斐裳趸さ拿撀?。?）加強(qiáng)對(duì)鍋爐壁溫的監(jiān)視調(diào)整。首先，運(yùn)行人員要加強(qiáng)對(duì)受熱面溫度的監(jiān)管，一旦發(fā)生異常要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。其次，吹灰是造成鍋爐受熱不均的主要原因，但是在鍋爐的運(yùn)行中卻一直得不到重視，所以要制定相應(yīng)的吹灰計(jì)劃，防止由于吹灰堆積造成的受熱不均衡的情況出現(xiàn)。再次，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)燃燒器的日常檢查與維護(hù)，通過(guò)檢查人員觀察燃燒器中的燃燒情況，對(duì)燃燒不好的區(qū)域進(jìn)行燃燒調(diào)整。最后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組停運(yùn)后的監(jiān)視工作，降溫速率在可控的范圍內(nèi)，不能夠出現(xiàn)機(jī)組停運(yùn)強(qiáng)制通風(fēng)冷卻現(xiàn)象的出現(xiàn)，要讓金屬進(jìn)行自然地降溫，杜絕溫度的快速下降，保證不引起氧化皮的大量脫落。（3）防止氧化皮的脫落。防止氧化皮的脫落可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決：1）設(shè)備的安裝方面。通過(guò)選用耐氧化的金屬合金，能夠有效的減少氧化皮的生成；加強(qiáng)對(duì)設(shè)備中脫落的氧化皮以及雜物的清理，時(shí)刻保持著設(shè)備內(nèi)部或者管道的暢通。2）加強(qiáng)金屬表面的處理。加強(qiáng)金屬表面的處理主要可以從兩個(gè)方面進(jìn)行管理。一是鍍鉻方法，能夠從化學(xué)的角度有效的抑制氧化的生成，而且鍍鉻具有抗剝落的效果，能夠持續(xù)的始終保護(hù)同一狀態(tài)。二是噴丸處理方法，也是利用化學(xué)反應(yīng)，能夠抑制金屬表面氧化物的生成，從根本上解決氧化皮的生成。3）化學(xué)清洗。對(duì)鍋爐進(jìn)行化學(xué)清洗，這個(gè)清洗的過(guò)程能夠持續(xù)12個(gè)小時(shí)左右，在清洗中必須保證氧化皮的融掉，保證沒(méi)有殘留物的殘留，在清洗結(jié)束后，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行吹管工作，以保證清洗能夠達(dá)到最佳的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治在增強(qiáng)1000MW燃煤鍋爐應(yīng)用能力、促進(jìn)氧化皮的防治能力的發(fā)展上有著積極的作用，對(duì)于我國(guó)火電發(fā)電廠的發(fā)展也至關(guān)重要。在此過(guò)程中，降低超溫狀態(tài)、防止氧化皮造成阻塞情況等策略的提出，能夠提升1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治的能力，保證1000MW燃煤鍋爐在正常工作能夠持續(xù)正常的進(jìn)行下去，避免出現(xiàn)重大的安全事故，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份寶貴力量。

參考文獻(xiàn)

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