超臨界直流鍋爐氧化皮脫落原因及預(yù)防辦法研究

郭日土

摘要：由于社會生產(chǎn)力的不斷提高，相應(yīng)的電力技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，基于這樣一種背景，諸多的電力系統(tǒng)都開始使用容量大且參數(shù)高的發(fā)電機(jī)組，其中具有代表的型號為超臨界直流鍋爐。在這種鍋爐的生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，其表面由于高溫效果而產(chǎn)生的一種氧化皮脫落，會對于鍋爐的使用于運(yùn)作造成十分惡劣的影響。如果沒有進(jìn)行及時(shí)解決，就會使得鍋爐的傳熱惡化，并使效率降低。在此基礎(chǔ)上，本文以超臨界沖壓發(fā)動機(jī)鍋爐為主要研究對象，在闡述和分析其概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合其氧化皮的形成機(jī)理和成因，提出了其概念和特點(diǎn)，并對研究中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行相應(yīng)的對策提出。

關(guān)鍵詞：超臨界直流鍋爐;氧化皮脫落;預(yù)防策略

直流鍋爐的使用，經(jīng)常會出現(xiàn)由于超臨界溫度環(huán)境下，其外部表皮產(chǎn)生氧化皮并且脫落的現(xiàn)象，如果不引起足夠的重視，并沒有對其進(jìn)行一個有效的措施，這將導(dǎo)致鍋爐管在長期高溫運(yùn)行過程中出現(xiàn)基層裂紋，甚至可能會使鍋爐內(nèi)的金屬發(fā)生氧化或者是爐管發(fā)生爆炸。也不單單是影響了鍋爐的工作流程，還會對經(jīng)濟(jì)造成相應(yīng)的損失，甚至是引起工作人員的傷亡情況。所以，對于超臨界直流鍋爐外表皮氧化脫落的現(xiàn)象需要進(jìn)行一定的分析與研究。

一、鍋爐氧化皮的脫落原因

使得過熱器以及再生器在管壁的表層上形成氧化物，并能吸附在管壁上面，若是氧化皮的厚度達(dá)到了一定的層級，鍋爐內(nèi)部溫度市場改變時(shí)，由于膨脹系數(shù)的效果，將使得氧化皮就行脫落。同時(shí)由于在高溫下的連續(xù)工作，金屬管還會在此發(fā)生氧化，并且由于水蒸氣等諸多因素的作用，管道內(nèi)部的一些金屬也會大量的發(fā)生氧化脫落的現(xiàn)象，從而使?fàn)t管處于十分嚴(yán)重的堵塞狀態(tài)，并可能發(fā)生爆炸。具體的氧化皮脫落原因如下。

（一）爐管材質(zhì)

在鍋爐中進(jìn)行導(dǎo)管的選材時(shí)，主要是合金，合金中的不同量的Cr，將決定鍋爐的整體耐熱效果以及抗氧化程度，使用爐管時(shí)有顯著差異，因此需要對于使用條件進(jìn)行相應(yīng)的考慮。由于爐管運(yùn)行中存在高溫、高氧化等問題，加速了氧化皮的形成，導(dǎo)致氧化皮剝落。

（二）管壁溫度

許多已形成氧化皮或氧化皮脫落的爐管仍在使用中，可能造成爐內(nèi)局部高溫，當(dāng)爐溫過高時(shí)，爐溫會在短時(shí)間內(nèi)升高，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)，氧化皮厚度會增加，并在之后進(jìn)行脫落。

（三）鍋爐機(jī)組啟停時(shí)形成的熱應(yīng)力

在進(jìn)行對鍋爐的啟停時(shí)，總是需要較大程度的熱負(fù)荷，是得循環(huán)水能夠處于一種鍋爐所需要的停堆標(biāo)準(zhǔn)。由于熱負(fù)荷的影響，爐管通常變動高溫且干燥。因此，鍋爐停機(jī)時(shí)一般采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方式，爐管溫度穩(wěn)定，高溫應(yīng)力高，但氧化皮的形成與脫落的速度變快。如今，大多數(shù)氧化皮都是由于熱應(yīng)力現(xiàn)象引起的。

二、超臨界直流鍋爐氧化皮脫落的預(yù)防

（一）設(shè)計(jì)方面

氧化皮的形成與鍋爐材料的選取密切相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)應(yīng)考慮材料，應(yīng)選用結(jié)晶度較高的鋼材。奧氏體不銹鋼是我國超臨界直流鍋爐常用的加熱材料，主要是國產(chǎn)，從鋼材的角度看，由于國內(nèi)生產(chǎn)的硬質(zhì)原料晶粒度達(dá)不到國際水平，與進(jìn)口鋼材還有差距，這就緩解了鍋爐受熱面結(jié)垢剝落的問題。在鍋爐的抗氧化性和耐腐蝕性方面，除顆粒級外，還應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)鋼。鍋爐企業(yè)應(yīng)積極開展選材試驗(yàn)研究，積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，提高國產(chǎn)鋼材的質(zhì)量，以滿足超臨界鍋爐的運(yùn)行要求。此外，在鍋爐生產(chǎn)過程中，要加強(qiáng)質(zhì)量控制，并嚴(yán)格控制鍋爐生產(chǎn)工藝缺陷，特別是質(zhì)量控制生產(chǎn)過程中壁厚不均、焊縫等問題應(yīng)得到有效控制，在運(yùn)行中容易造成偏差大和局部高溫。表面加熱的不均勻性是氧化皮快速形成和脫落的主要原因?？傊?，必須從設(shè)計(jì)上加強(qiáng)鍋爐的質(zhì)量控制，為鍋爐的安全運(yùn)行提供依據(jù)。

（二）安裝方面

首先，在安裝鍋爐前，要求工作人員掌握熟練鍋爐的安裝程序，特別容易發(fā)生過熱和蓄熱的偏差。在安裝鍋爐的過程中，如果發(fā)生誤差，在運(yùn)行中會發(fā)生熱失衡，加速氧化皮革的形成。安裝前要確認(rèn)鍋爐箱的質(zhì)量、鍋爐管內(nèi)是否有異物、鍋爐的安裝環(huán)境，安裝后要用高爐、檢查排水管等裝置，確保安全性，其次嚴(yán)格管理焊接質(zhì)量，鐵骨焊接技術(shù)在鍋爐的安裝上是不可避免的，為了避免與不同鋼鐵種類的連接，受焊接設(shè)備和工藝的影響，很難保證該型鋼接線的質(zhì)量，不同品牌的鋼在接線后的工序中會產(chǎn)生不均衡的溫度應(yīng)力，特別是焊接部會產(chǎn)生附加應(yīng)力，使氧化膜脫落，最后定期檢查爐爐管，每次檢查鍋爐管的發(fā)熱和彎曲狀態(tài)，檢查和測試高溫爐管。檢查官壁氧化皮層的厚度，去除掉的氧化皮，仔細(xì)記錄。

（三）運(yùn)行方面

在進(jìn)行對于鍋爐臨界運(yùn)行工作的管理當(dāng)中，需要注重下面的幾點(diǎn)：第一，加強(qiáng)對工作的管理。氧化皮對于鍋爐具有極大的惡劣影響。但通常來說，氧化皮的成形后脫落并對鍋爐產(chǎn)生影響是需要一定的時(shí)間的，具有一定的潛伏期，所以要求，在日常的工作當(dāng)中，對于氧化皮的具體情況進(jìn)行分析和掌握，確定它的形成與剝離并研究其破裂的因素，選擇使用行之有效的控制與預(yù)防的方案，減少在鍋爐運(yùn)行當(dāng)中氧化皮的風(fēng)險(xiǎn);第二，提高鍋爐用汽水的質(zhì)量。在鍋爐的工作運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，要求在水的質(zhì)量上采用除鹽水，并且水質(zhì)合格。所以，為了嚴(yán)格控制鍋爐內(nèi)汽水的質(zhì)量，必須嚴(yán)禁劣勢水質(zhì)進(jìn)去機(jī)組，只有符合規(guī)定的水質(zhì)，才可以起到減少鍋爐內(nèi)沉積鹽現(xiàn)象的效果，并有效環(huán)節(jié)氧化皮的累積。第三，對于鍋爐的主要工作運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行優(yōu)化。為了使鍋爐能夠正常運(yùn)行，需要周期性的進(jìn)行吹灰工作，以確保鍋爐能有一個干凈的環(huán)境，能夠有效的環(huán)節(jié)因?yàn)椴糠治恢脺囟忍叨a(chǎn)生的氧化皮。與此同時(shí)還要注意對于鍋爐內(nèi)煤炭和氧氣的把控，確保燃煤可以進(jìn)行完全的燃燒，避免部位位置過熱的情況。除此以外，在具體的工作當(dāng)中，還應(yīng)該按要求的進(jìn)行把控二次風(fēng)門的開度，使得兩邊的煙溫偏差在一個預(yù)設(shè)的范圍之內(nèi)。鍋里工作中，所使用的煤水配比也在進(jìn)行把控，盡量不去使用減溫水，一個有效的煤水比能夠?yàn)檫\(yùn)行的穩(wěn)定起到很大的幫助。

三、結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行對于超臨界直流鍋爐的運(yùn)作機(jī)制研究中，發(fā)現(xiàn)由于該機(jī)組常年身處于一種高溫的外部環(huán)境中，由于額定負(fù)荷的變化過于頻繁，因此使得鍋爐容易產(chǎn)生氧化皮并且脫落下來，從而影響整個鍋爐機(jī)組的安全運(yùn)行，以及穩(wěn)定程度。所以要求，要求鍋爐的整體設(shè)計(jì)、鍋爐的實(shí)際安裝以及鍋爐運(yùn)行中進(jìn)行控制等方面進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)措施，嚴(yán)格的控制氧化皮的產(chǎn)生與脫落，增強(qiáng)鍋爐的運(yùn)行效果，并充分的體現(xiàn)它的作用。

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