氧化皮的脱落原因.PPT

锅炉高温受热面氧化皮脱落综合治理探讨大唐三门峡发电有限责任公司二○一五年八月 前言 大唐三门峡发电有限责任公司#3、4机组从2010年9月至今，共计发生三次因锅炉受热面氧化皮脱落导致锅炉爆管，奥氏体不锈钢氧化皮问题已日益突出，严重影响机组安全、经济、稳定运行。问题发生后，我们与电科院将此问题作为双方的共同重点攻关项目，成立了联合攻关小组，会同电科院专家对国内一些电厂的类似情况进行调研。根据氧化皮生成、脱落原因制定了机组启动、运行、停机及检修期间检测清理等预防控制措施。以寻求氧化皮快速生长和大面积脱落的原因，从而有效减少因氧化皮脱落堵管引起的锅炉爆管泄漏事故。 1、设备概述 大唐三门峡发电有限责任公司2×630WM机组锅炉型号为HG-1900/25.4-YM4。锅炉为超临界压力、循环泵式启动系统、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的变压本生直流炉。主蒸汽压力25.4Mpa，温度571℃，再热蒸汽压力4.62Mpa，温度569℃。燃烧器布置方式为前后墙对冲。 末级过热器布置于炉膛出口的屏式过热器之后，折焰角上方，沿炉宽方向排列共30片管屏，顺流布置，管屏间距为690mm。每片管组由20根管子绕制而成，入口段的管子Ф44.5×7.5 （材质SA-213 TP347H）。出口管屏材质为Ф44.5×7.5（材质 SA-213 T91），每片末级过热器均连接有入口及出口集箱各一只。 过热器和再热器汽温调节主要靠烟道尾部的烟气调温挡板，辅助减温水调节。氧化皮主要发生在高温过热器入口SA-213 TP347H管段，脱落后氧化皮易沉积在管屏底部弯头。 两台机组分别于2006年6月、8月投运，#3炉于2009年3月机组中修时锅炉给水系统酸洗后实施给水加氧运行，#4炉2010年2月小修酸洗后实施给水加氧运行。 机组投运以来氧化皮脱落导致锅炉爆管事件3次。#3机组首次因氧化皮爆管累计运行33246小时，#4机组累计运行31619小时。 序号 时间 机组 泄漏位置 运行情况 1 2010年 9月14日 #4 高过 #4炉在启动机组并网后6小时爆管。 2 2010年 11月9日 #3 屏过 机组因“DEH2路电源失去”机组跳闸， 21小时后故障处理完毕。于 03:28并网后运行142小时后爆管。 3 2011年 2月22日 #4 高过 检修后点火启动到锅炉爆管运行51小时。 图1.1 #4炉高过第30排第10 根爆口形貌 ◆2010年9月14日 #4炉管子爆口形貌 图1.2 #4炉高过第13排第1根爆口形貌 ◆ 2011年2月22日#4炉管子爆口形貌 图1.3 #4炉高过第11排第5根爆口形貌 ◆ 2010年11月9日#3炉管子爆口形貌 通过我公司以上爆管实例说明：超临界机组 在启动、停运及机组大负荷波动过程阶段是氧化皮易脱落的较危险时期，在此阶段由于管子温度波动大、参数较难控制，极易造成高温受热面氧化皮与奥氏体不锈钢管材由于热膨胀系数不同而脱落，堆积在弯头处堵塞，管径变小，最终由于管内蒸汽流量小，蒸汽对管道冷却不足发生过热爆管。 2、氧化皮生成原因 钢表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发生氧化的结果。在570 ℃ 以下，生成的氧化膜是由Fe2O3 和Fe3O4 组成，Fe2O3 和Fe3O4 都比较致密( 尤其是Fe3O4 )，因而可以保护钢材避免进一步氧化见图2.1 图2.1　低于570 ℃管内部的氧化膜结构 当超过570 ℃时，氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO 三层组成，FeO 在最内层，见图2.2 图2.2　高于570 ℃管内部的氧化膜结构 因为铁的氧化物中存在FeO，而FeO 是不致密的，因此破坏了整个氧化膜的稳定性，这样氧化过程得以继续下去。此时，金属的抗氧化能力大大降低，铁与水蒸汽直接发生化学反应生成Fe3O4 ： 3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2 ↑ 在氧化皮的形成过程中，管壁温度和压力对氧化皮形成起着推动作用。据有关资料介绍，氧化皮的生长速度与温度有着密切的关系。 一般说来，在某个温度段（565 ℃ ～ 595 ℃），温度越高，氧化皮生长速度越快，而锅炉主蒸汽温度为571 ℃ ，在该温度下运行，管内壁氧化皮就会很快生长。 结论： 机组正常运行温度就会发生高温氧化。温度越高，高温氧化就会加速，容易造成氧化物运行中大面积快速脱落，氧化高峰期来的越早。 3、氧化皮的脱落原因 3.1奥氏体不锈钢与氧化