超臨界機(jī)組防止鍋爐氧化皮脫落運(yùn)行措施

劉青青

國(guó)家能源集團(tuán)聊城發(fā)電有限公司 山東 聊城 252000

一、前言：國(guó)家能源集團(tuán)聊城發(fā)電廠二期#3、#4機(jī)組為2×600 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐為國(guó)產(chǎn)超臨界參數(shù)復(fù)合變壓直流本生爐。

2017-2018年度，聊城電廠#3、#4爐多次發(fā)生過(guò)熱器爆管事件。尤其是#4爐在剛剛啟動(dòng)后即發(fā)生過(guò)熱器爆管現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查在啟動(dòng)過(guò)程中曾發(fā)生受熱面超溫現(xiàn)象，懷疑爆管原因?yàn)檠趸っ撀洹⒍氯軣崦嬖斐啥虝r(shí)超溫爆管。停爐后，對(duì)爆管處進(jìn)行檢查，確有氧化皮堆積在爆管處附件。

二、氧化皮簡(jiǎn)介：氧化皮是金屬在高溫水蒸氣中氧化而生產(chǎn)的氧化物。鍋爐運(yùn)行中，鐵與水反應(yīng)，在570℃以上轉(zhuǎn)化為Fe3O4、Fe2O3和FeO等氧化物。在金屬材質(zhì)一定的情況下，管壁溫度越高，氧化皮生成速度越快。因氧化皮與母材的膨脹系數(shù)不同，當(dāng)氧化層達(dá)到一定厚度后，在溫度發(fā)生變化時(shí)，氧化皮即很容易從金屬本體剝離。在鍋爐啟動(dòng)、停運(yùn)過(guò)程中受熱面管壁溫度變化大，更易造成氧化皮與母材因受熱應(yīng)力而剝落，并且氧化皮越厚，導(dǎo)致其脫落所需要的應(yīng)力越?。荒覆呐c氧化皮的溫差越大，應(yīng)力也越大。大量氧化皮脫落堆積，阻塞蒸汽通道，將會(huì)造成高溫受熱面超溫爆管。

二、防止鍋爐氧化皮形成與脫落措施

防止氧化皮脫落造成鍋爐爆管，要從機(jī)組的啟、停及正常運(yùn)行各階段入手，才能有效避免事故的發(fā)生。

2.1 機(jī)組啟動(dòng)：機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，受熱面存在較大的溫變幅度。一般情況下如停爐后受熱面進(jìn)行了比較徹底的清理，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的氧化皮會(huì)被汽流帶出受熱面，如果原來(lái)受熱面管內(nèi)積存氧化皮較多，受熱面通流量不足，再次剝落的氧化皮會(huì)造成受熱面管的徹底堵塞，造成啟動(dòng)后受熱面短期超溫爆管。

（1）煤質(zhì)：加強(qiáng)煤質(zhì)控制，鍋爐點(diǎn)火升參數(shù)期間能夠穩(wěn)定著火，防止因燃燒不穩(wěn)造成參數(shù)大幅波動(dòng)。

（2）除氧器投加熱：為提高水冷壁產(chǎn)汽量，控制過(guò)熱器溫度，應(yīng)盡可能提高除氧器溫度。

（3）嚴(yán)格控制給水流量。為有效控制過(guò)熱器溫度，值班員要嚴(yán)格控制給水流量：并網(wǎng)前給水流量控制在402t/h，并網(wǎng)后478t/h，鍋爐轉(zhuǎn)干態(tài)后及時(shí)控制給水流量與機(jī)組負(fù)荷向匹配。

（4）鍋爐減溫水控制：負(fù)荷低于60MW禁止使用二級(jí)減溫水。減溫水使用要平穩(wěn)，溫度控制要超前，避免突開(kāi)突關(guān)減溫水調(diào)門(mén)使管壁溫度劇烈變化、氧化皮集中脫落。

（5）嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)組啟動(dòng)曲線，控制升溫升壓率。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前，分離器出口溫升率≯1.5℃/min，主再熱汽溫升率≯2℃/min，升壓率≤0.10MPa/min；并網(wǎng)后，主再熱汽溫升率≯1.5℃/min，升壓率≤0.25MPa/min。

（6）磨煤機(jī)啟動(dòng)順序：按照先下層，再中層，后上層的順序，按E→F→D→B再A、C的順序啟動(dòng)磨煤機(jī)，并注意控制主再熱器不超溫；在當(dāng)前運(yùn)行磨煤機(jī)基本達(dá)到最大出力時(shí)再啟動(dòng)下一臺(tái)磨煤機(jī)。

（7）機(jī)組達(dá)到負(fù)荷曲線后，在最初的幾天內(nèi)（5天），適當(dāng)降低主再熱汽溫運(yùn)行（550℃）以降低受熱面管壁溫度，防止超溫爆管。待受熱面內(nèi)的氧化皮經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的吹掃，再逐步恢復(fù)主再熱汽溫至額定值。

2.2 機(jī)組正常運(yùn)行期間：

（1）嚴(yán)格控制鍋爐主再熱器不超溫，主汽溫≯579℃，再熱汽溫≯577℃；

（2）盡量保持中、下層磨煤機(jī)運(yùn)行；

（3）逐步完善主再熱汽溫控制邏輯，主再熱汽溫控制要平穩(wěn)；

（4）盡早調(diào)試#4機(jī)組燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)。

2.3 機(jī)組停運(yùn)：

（1）嚴(yán)格控制降溫降壓率。600-300MW間：主汽壓變化率≤0.10MPa/min，主/再汽溫變化率≤1.5℃/min；300MW以下：負(fù)荷變化率≯5MW/min，主汽壓力變化率≯0.25 MPa/min，主汽溫降率＜1.5℃/min，再熱汽溫降率＜2.5℃/min；

（2）停爐后的爐膛吹掃：保持30%～40% B-MCR通風(fēng)量進(jìn)行爐膛吹掃5-10分鐘后，停所有風(fēng)機(jī)悶爐；

（3）事故停機(jī)：為防止鍋爐冷卻過(guò)快，機(jī)組事故跳閘后鍋爐按正常吹掃、悶爐；機(jī)組跳閘原因查清、各項(xiàng)工作都已準(zhǔn)備好后在按正常啟風(fēng)機(jī)，鍋爐點(diǎn)火后盡快增加油槍及磨煤機(jī)出力，防止鍋爐受熱面溫度下降幅度過(guò)大、降溫速度過(guò)快；

（4）停爐后的放水：各受熱面疏水門(mén)開(kāi)啟，盡量蒸干各鍋爐受熱面；為防止鍋爐壓力下降過(guò)快，鍋爐熱放水時(shí)361閥開(kāi)度保持在10%左右，待鍋爐消壓后再全開(kāi)361閥；

（5）停爐后的冷卻：鍋爐MFT、吹掃后悶爐，6小時(shí)后自然通風(fēng)；無(wú)特殊情況，嚴(yán)禁鍋爐強(qiáng)制通風(fēng)冷卻；

2.4 停爐后的檢查：（1）鍋爐停爐時(shí)如果受熱面氧化皮生長(zhǎng)達(dá)到一定的厚度，在停爐降溫時(shí)降溫速率過(guò)快會(huì)造成氧化皮大量剝落并堵塞受熱面管，如果停爐后不對(duì)受熱面管進(jìn)行檢查清理，再次啟動(dòng)后受熱面管便會(huì)短期超溫爆管；（2）停爐后受熱面的檢測(cè)和清理是防范氧化皮危害的有效重要手段。

三、效果

自制定以上措施以來(lái)，聊城電廠二期#3、#4機(jī)組運(yùn)行良好，未再次發(fā)生過(guò)熱器爆管情況。2019年4月#4爐小修期間，我公司委托國(guó)科院專(zhuān)家，對(duì)#4爐過(guò)熱器氧化皮生成情況進(jìn)行了X射線檢測(cè)。通過(guò)對(duì)#4爐高溫受熱面不銹鋼管進(jìn)行氧化皮脫落堆積檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)#4爐產(chǎn)生氧化皮脫落堆積堵塞狀況較輕。管壁雖然產(chǎn)生氧化皮，但沒(méi)有產(chǎn)生大量的脫落堆積堵塞。我們針對(duì)#4爐運(yùn)行、啟動(dòng)以及停爐過(guò)程中制定的相關(guān)措施切實(shí)有效。

四、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，我們針對(duì)#3、#4爐運(yùn)行、啟動(dòng)以及停爐過(guò)程中制定的相關(guān)措施切實(shí)有效。既減少了受熱面超溫爆管而造成的機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，又減少了管材更換以及相關(guān)檢修費(fèi)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。