超臨界鍋爐機組對氧化皮脫落的決定性作用
來源:投稿網 時間:2024-02-15 10:00:08
引言
近年來，高參數超（超）臨界機組相繼投入運行。超（超）臨界機組運行的高參數不僅帶來了更好的經濟效益，而且對材料和運行條件的要求也越來越高。在高溫高壓條件下，水蒸和鐵的反應速率顯著增加，因此高溫加熱面氧化皮的形成是不可避免的結果。隨著蒸汽在鍋爐中循環，特別是在升降負荷階段，氧化皮異常剝落后，彎曲處容易堵塞管道，導致管道爆炸。
1氧化皮的生成機制。
研究表明，超臨界機組的蒸汽溫度很高，水蒸氣在570℃時具有很強的氧化能力。高溫加熱面管內壁與水反應產生Fe（OH）2，飽和后在一定溫度范圍內轉化為Fe3o4。當溫度高于570℃時，內部氧化物的分布將成為Feo。Fe3o4。Fe2o3由三層材料組成（Feo在最內層），其厚度比約為100:10:1。由于Feo致密性差，結構松散，破壞了整個氧化皮的穩定性，使氧化皮容易脫落堵塞管道。氧化皮的產生與溫度、時間、氧量、壓力、流速、鋼材成分等有關。通常認為溫度越高。流速越快，產生速度越快。國內外研究表明，金屬表面的氧化膜不是由生蒸汽中的溶解氧和鐵反應形成的，而是由水蒸氣本身氧化表面的鐵分解成的。在570℃以上。
2氧化皮脫落及影響因素。
通過對氧化皮形成機成機理的分析，可以看出溫度是導致氧化皮脫落的關鍵因素。為了進一步證實這一點，在實際工作中，超臨界鍋爐機組對屏幕過熱器和高溫過熱器進行了仔細觀察。觀察發現底部彎頭處氧化皮堆積不是很嚴重，測量管內蒸汽溫度始終保持在550℃以下，部分高溫再熱器管屏中氧化皮脫落現象較為嚴重，測量溫度始終在600℃以上，進一步證實了溫度對氧化皮脫落的決定性作用。為了深入分析氧化皮脫落的原因，對屏幕類型和高溫過熱器管道進行了壓力比較測試。經測試，發現屏幕類型和高溫過熱器的管道壓力值為24MPa，高溫再熱器的管道壓力為4MPa，高溫再熱器中氧化皮數量較多。因此，低壓也會導致再熱器管道中氧化皮脫落。溫度和壓力可以說是影響氧化皮脫落的兩個重要因素。在實際處理中，應從這兩個因素進行綜合處理。
3氧化皮防治措施。
3.1高溫氧化皮清洗技術。
1)管道切割清洗。管道切割清洗是通過檢測發現氧化物皮膚超過了清洗加熱管的危險程度。該方法最直觀、最可靠，但清洗工作量大，對加熱管損壞較大。2)蒸汽吹風機。蒸汽吹風機是在鍋爐停機后冷卻，氧化物皮脫落后點火，蒸汽通過旁路吹掃加熱表面的氧化物皮，然后停止檢查。或者在下次啟動沖洗前通過旁路直接吹掃氧化物皮膚。上述方法可以減少管道切割檢查的數量，但不能保證所有加熱表面的氧化物皮膚都能清洗干凈。前一種方法還需要消耗大量的燃料，并延長維護周期。后一種方法不太可靠。3)壓縮空氣吹掃。在國外有應用，需要增加另一個系統，初始投資較大。實際應用效果尚不清楚。
3.2氧化皮防治措施。
（1）660MW超臨界鍋爐在日常沖洗過程中，排放的水質必須符合冷沖洗和熱沖洗水質指標的相關規定。如果采用冷沖洗，啟動鍋爐水循環泵，打開冷水調節閥，保持一定流量進行分離器沖洗，直至排水水質Fe含量小于100μg/L，冷循環沖洗完成；熱沖洗時，需要控制燃料用量和水量，將分離器入口溫度控制在200℃的恒溫狀態，然后沖洗，直到分離器排水水質Fe含量小于100μg/L。（2）當660MW超臨界鍋爐在加熱過程中啟動時，必須確保其內部不同熱狀態物質的加熱控制曲線合理控制蒸汽溫度。一般來說，為了防止660MW超臨界鍋爐高溫加熱面金屬溫度急劇下降，鍋爐煙氣系統需要在熱啟動環節同時啟動，并實時監控鍋爐內部運行狀態，將爐膛通風總風量控制在35%左右，連續通風約5min點火，同時投入燃料量，控制屏高再煙氣溫度保持恒定，防止660MW超臨界鍋爐高溫受熱面溫度下降。（3）加強660MW超臨界鍋爐運行過程中金屬壁溫和工作質量溫度的有效控制，嚴禁超高溫工作。除了調整660MW超臨界鍋爐的燃燒、通風和煤水比外，還可以根據鍋爐高溫受熱面的材料選擇相應的溫度。濕度報警檢測系統，對鍋爐內過熱器和再熱器運行過程中的管壁金屬溫度進行實時監測和管理，并加強對60MW超溫管理。
3.3防止氧化皮脫落的措施。
在鍋爐操作人員的配合下，嚴格執行規定：停爐后悶爐72小時，停爐冷卻速率不超過2℃/min。停爐時，爐膛通風10min后立即停止運輸。引風機，關閉運輸。引風機進出口擋板，防止鍋爐加熱面冷卻過快。控制高溫過熱器。屏幕式過熱器。高溫再熱器出口蒸汽溫度和加熱面金屬溫度的冷卻速度確保不超過2℃/min；主要。再熱壓降速率不超過0.3mpa/min；降壓后，水冷壁上的水將控制啟動分離器的溫度，降速率不超過2℃/min；啟動分離器儲水箱，見水后啟動煙氣系統進行通風冷卻。根據環境溫度，控制風機輸出，調整低于。低再入口煙氣溫度降低速率不超過2℃/min。禁止強制冷卻。執行悶爐時間大于72小時，避免停爐時奧氏體氧化體脫落。
結語
防止高溫受熱面管因氧化皮脫落而堵塞爆管的關鍵是有效控制受熱面管壁的溫度和溫度變化速度。但是，由于管壁溫度測量點安裝在鍋爐天花板外殼中，當爐內管壁的實際溫度、啟停爐和機組負荷發生變化時，不能真正反映爐內管壁的實際溫度和爐內管壁的實際溫度變化速度。但是，在爐內安裝管壁溫度測量點，并根據試驗確定爐內。外管壁溫度差數據，結合爐外溫度測量點的測量結果，根據蒸汽出口端管壁溫度計算不同管道的最高運行溫度。為了提高計算精度，采用數值模擬計算的方法確定屏幕底部和各級受熱面入口煙氣的溫度場和速度場分布，為熱偏差系數的選擇提供依據，利用測量爐內管壁的實際溫度和溫度變化速度，糾正現有溫度測量點的值，更好地控制氧化皮的產生，有效控制高溫受熱面管因氧化皮脫落而堵塞。
