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超临界机组高温受热面氧化皮脱落分析与处理措施
摘要:本文介绍了信阳电厂#3机组过热器、再热器氧化皮快速增厚、剥落的
状况,对机组有关运行数据和给水加氧情况进行了统计分析,参考有关研究资料,
对氧化皮问题的成因进行了初步的分析和探讨,寻求氧化皮快速生长脱落的原因
和防止此类问题发生的途径。
关键词:超超临界机组;给水加氧处理;氧化皮
0引言
信阳电厂#3机组于2009年3月通过168h试运正式投产,其锅炉为东方锅
炉厂生产的DG2000/26.15-II2型一次中间再热、超超临界参数变压运行、带内
置式启动旁路系统的本生直流锅炉。投运初期给水采用加联氨的还原性处理方
式。2010年3月,给水处理方式由还原性处理AVT(R)转为氧化性处理OT,
共设凝泵出口、除氧器入口、除氧器出口、省煤器入口4块氧表进行监控。2010
年10月机组停运小修,检查时发现过热器、再热器氧化皮普遍快速增厚并已发
生剥落沉积。
1高温受热面检查情况统计表(见表1)
表1氧化皮剥落超标统计表
高再氧化皮剥落沉积物样品尺寸比高过的大,视比重小。分析结果显示高过
氧化皮样品中铁氧化物以四氧化三铁为主(60%),高再氧化皮样品中铁氧化物
以三氧化二铁为主(60%)。进行内窥镜检查的典型图片如图1。
图1高过原位氧化皮沉积量的内窥镜检查典型照片
2氧化皮生长脱落造成的危害
蒸汽侧脱落的氧化皮屑一部分会落入蒸汽管道底部,一部分会被高速蒸汽流
带出过热器、再热器。掉入管子底部的氧化皮逐渐聚集,将管子堵塞,使管内蒸
汽流量降低,最终导致管道受热面温度异常上升甚至超温爆管。
剥离的氧化皮被带入汽机后会使主汽门卡涩,威胁机组的安全运行,产生固
体颗粒侵蚀,造成汽轮机喷嘴和叶片侵蚀损坏;剥离的氧化皮被蒸汽携带进入疏
水、抽汽系统后,容易沉积在系统死角,堵塞疏水管、阀门等,给正常生产造成
很大的影响。
如果脱落的氧化皮未被精处理系统全部截留,极少部分细微颗粒会穿透精处
理混床,严重污染水汽品质,最终造成锅炉受热面沉积率上升。
在机组每次停运后,还需请专业人员对受热面进行磁力检查,判断氧化皮的
脱落堆积情况,发现脱落时需割管进行人工清理,使得每台机组的检修时间增加
5-7天,检修费用增加几十万元,若清理不彻底,在启机后极易造成管道的堵塞
引起超温爆管。
3氧化皮形成和脱落的影响因素分析
氧化皮的形成是一个氧化还原化学反应,其原因和影响因素主要集中于温
度、材质、氧化剂(水工况氧化性)三方面,并相互交织。
3.1受热面的温度影响
氧化膜的形成脱落与温度有关,本次对屏式过热器检查,超标率只有0.3%,
其运行时管内蒸汽温度为480℃~520℃,而高温过热器与高温再热器管的管屏则
经常超过600℃。
钢表面在蒸汽中生成氧化膜是个自然的过程,在开始时,膜形成很快,一旦
膜形成后,进一步的氧化便慢了下来。但当锅炉受热面金属温度高于金属适用抗
氧化温度时,会造成受热面管内氧化皮快速生长,温度愈高,氧化皮的生长速度
愈快。
氧化层剥离有2个主要条件:一是氧化膜达到一定厚度;二是温度变化频繁、
幅度大。过热器或再热器钢材的热胀系数一般在(16-20)×10-6/℃,而氧化皮的
热胀系数一般在9.1×10-6/℃,由于热胀系数的差异,温度变化时二者的热胀冷
缩变形很不协调,在其间产生较大的热应力,当氧化层达到一定厚度,温度发生
变化尤其是剧烈或反复变化时,其热应力值超过脆性氧化皮的抗拉/抗压强度及
其与金属基体的结合强度,就会引起氧化皮破裂并从金属表面剥离。剥落的氧化
皮随蒸汽流动。一部分被带入汽轮机,一部分在垂直管屏的U形弯头底部沉积,
阻碍蒸汽流动,引起炉管过热爆管。
信阳电厂#3机组末级过热器共设40个壁温测点,均在炉膛顶部的大包内,
末过壁温报警值为626℃,出口蒸汽温度高报警值为608℃。当机组运行于非稳
定工况时(如升、降负荷,断煤,以及启、停上层磨煤机等),锅炉主、再热汽
温控制不佳,容易出现超温现象。
据统计,2010年01月份至10月份#3锅炉主、再热汽温均存在超温现象。
一般超温时间在3min~4min,温度在620℃以下,但最长超温时间达12分钟,
最高温度达628℃,资料显示,蒸汽温度一般比管壁温度要
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