(中国石化胜利石油管理局有限公司胜利发电厂山东东营257087)
摘要：超临界机组运行的高参数，在带来更好的经济性的同时，对运行条件要求也越来越高。在高温高压条件下，水蒸汽与铁的反应速率明显增加，因此高温受热面氧化皮的形成是一种必然的结果。本文从锅炉氧化皮的产生原因进行了阐述，从启动过程、正常运行、停机阶段提出了控制氧化皮的生成速率、防止氧化皮大量脱落具体措施。
关键词：超临界机组；氧化皮；防止脱落；预防措施
三期5号锅炉是哈尔滨锅炉厂自主开发研制的2141t/h燃煤超临界直流锅炉。该锅炉采用新型切圆燃烧方式、单炉膛、平衡通风、一次再热、固态排渣、π型超临界直流炉，防止氧化皮的产生成为一项重要课题。
1锅炉氧化皮形成原因分析
氧化皮生成机理：在高温环境下．水蒸汽管道内会出现水分子中的氧与金属元素发生氧化反应，称为蒸汽氧化。这是氧化皮产生的电化学机理。就是管道内壁在没有溶解氧的环境中，仅在水蒸汽的作用下，也可以发生氧化反应，形成氧化皮。
高温受热面管子内表面在高温高压蒸汽下形成氧化皮（膜）是一个自然过程。最初形成的四氧化三铁较为致密和富有韧性，对基体金属起着一定的保护作用。随着时间的延长，此氧化膜分成多层，内层是蒸汽中的氧离子对铁直接氧化而成，外层为延伸膜，是蒸汽中的氧离子向里扩散，铁离子向外扩散而形成。在开始时氧化膜形成很快，一旦氧化膜形成后，氧化速度便减慢下来。氧化膜生长厚度与时间呈抛物线关系（塔曼法则）：超临界机组正常温度运行（571℃），根据奥氏体不锈钢使用特性，氧化物高峰期应在13000小时左右就会出现脱落堵塞管道。温度越高，高温氧化越快，容易造成氧化物运行中大面积快速脱落－－堵塞爆管。超临界机组超温运行（≥571℃），此时炉内钢管温度（571℃＋50℃≥621℃），就会加速高温氧化。
理论上说，氧化皮厚度达到40μm以上时，外层就有可能剥落；氧化皮脱落与机组启停炉速率和锅炉升降负荷期间汽温、汽压的变化速率有直接关系。氧化皮的剥落通常决定于两个主要条件：一是氧化皮达到一定厚度；二是应力变化，比如温度变化频繁、幅度大、变化速率高.
2控制氧化皮的生成速率、防止氧化皮大量脱落的控制原则
1.严格控制给水品质
2.锅炉启停，汽温汽压按规程规定控制，避免温度、压力波动过大，停炉过程应避免进行强制快速冷却。
3.锅炉启动中，在汽机冲转前，应利用旁路进行低压大流量的蒸汽吹扫。
4.运行过程中减温水操作时，其停投和调节应尽量平稳和小幅度操作，避免出现减温水大增大收的脉冲式变化，另外避免在蒸汽流量很低的情况下投用减温水。
5.严格控制锅炉启停速度，同时控制锅炉升降负荷期间汽温、汽压的变化速率。
3控制氧化皮的生成速率、防止氧化皮大量脱落具体措施
3.1启动阶段
1、严格按机组运行规程规定进行锅炉上水，控制上水速度150t/h左右，上水温度与汽水分离器壁温差＜110℃，启动初期，利用辅汽提升除氧器给水温度，尽量保证上水温度达到110℃，加强水质监督。
2、机组启动过程中严格按照规程要求进行冷态、热态冲洗，冷态冲洗水质不合格不允许锅炉点火，热态冲洗水质不合格不允许锅炉升温升压。
3、机组启动时，利用旁路将氧化皮吹扫到凝汽器，同时监测凝结水的含铁量≤500μg/L（如果时间允许应达到200μg/L），可以投入精处理，凝结水回收。要求做到冷态冲洗不合格，锅炉不允许点火，热态冲洗不合格，不允许汽轮机冲转。
4、机组启动时，燃料量投入不可过快，尽量维持磨煤机最小给煤量，按启动曲线进行升温升压，在饱和温度＜100℃时，温升速率≯1.0℃/min，汽机冲转前温升速率≯1.5℃/min，机组并网后升温速率控制≯2.0℃/min。
5、启动时保证主汽的压力和蒸汽流量，汽机冲转前一般维持主汽压力在5.0MPa以上，蒸汽流量≮450t/h，适当开大旁路系统，能有效吹扫过、再热蒸汽管道积存的氧化皮。
6、机组冲转之前，利用旁路系统进行氧化皮吹扫，快速开启和关闭旁路，通过瞬间压力和流量的变化进行吹扫，吹扫期间密切关注凝汽器水质含铁情况的变化。
7、机组冷、热态启动过程中严格按照不同状态的升温升压曲线控制蒸汽温度。在热态启动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉的烟风系统要与其它系统同步启动。烟风系统启动后炉膛通风控制总风量为35%，在炉膛通风5分钟结束立即点火，点火后要尽快投入燃料量，控制屏过、高过、高再的温升速率为≯3℃/min，防止受热面金属温度降低。
8、锅炉从点火启动至发电机并网带初期负荷阶段，除控制好升温升压速率外，要尽量避免主、再热汽温出现反复的现象，减小汽温变化幅度，防止氧化皮脱落。
9、机组冲转前要求使用一级减温水控制汽温，不得使用二级减温水，并网后低负荷阶段控制二级减温水流量，投用减温水过程中严密监视和控制各管壁温度波动情况，防止减温水投入后因受热面金属管材内形成的氧化皮与管材金属的膨胀系数不同造成氧化皮的大幅开裂及脱落，锅炉启动过程中再热器减温水原则上不允许使用，以烟气调节挡板控制再热汽温为主。尽可能的通过配风调整进行烟气温度调整来达到汽温调整的目的，尽可能的不用减温水。
10、干湿态转换过程是锅炉受热面氧化皮脱落的高峰时期，各级壁温尤其时垂直管由于炉水循环泵的退出运行给水流量波动较大，此时应保持给水流量稳定，缓慢增加燃料量，使锅炉平稳过渡到干态运行，不要在临界区域停留，避免锅炉干湿态反复转换造成汽温大幅波动。锅炉转态过程尽可能的平稳不要给水、负荷、壁温、过热度等高参数频繁多次的波动造成氧化皮脱落。
11、监视各受热面温度在许可范围内并有一定的余量，垂直管段在420℃以下，屏过后温度530℃以下，高再后温度569℃运行。监视末过壁温≯590℃、高再壁温≯610℃，如有超温现象要降参数运行，并及时对整个燃烧系统进行燃烧调整。
3.2正常运行
1、严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温超压运行。
2、受热面蒸汽和金属温度按要求进行控制。由于受热面可能存在较大的热偏差，受热面蒸汽温度的控制要服从金属温度，金属温度超温要视情况降低蒸汽温度运行。
3、锅炉运行过程中，过热器出口蒸汽温度偏差左右两侧≯5℃，屏过出口温差≯10℃，高再出口偏差≯10℃，且运行中按温度高点控制蒸汽温度，发现异常时及时采取措施处理。
4、机组加减负荷控制负荷变化率≯6MW/min，温度波动≯2℃/min。
5、制粉系统启停及切换过程中要平稳，不要扰动过大。燃料量、风量调整不能波动太大，尽可能的缓慢操作。
6、运行中发现金属温度超过允许值，通过降低蒸汽温度和运行方式调整，
3.3停机阶段
1、控制汽温汽压按规程规定，严禁温度、压力波动过大，降温速率为1.5℃/min，最大≯1.85℃/min。
2、机组正常停机过程中禁止投入减温水，尤其减负荷200MW以下是必须杜绝使用各级减温水，无汽温调整困难要尽可能通过配风调整降低减温水用量。
3、分离器压力1Mpa，进行锅炉带压放水，使过热器、再热器管处于蒸干状态。
4、锅炉停炉之后必须按要求及规程规定，不可以进行强制通风换水冷却，应采用闷炉处理，以防止氧化皮脱落。受热面有作业时末过金属壁温＜300℃方可打开人孔门进行自然冷却，＜250℃方允许启动风机通风冷却。
4结论
虽然超临界机组锅炉氧化皮的产生不可避免，但是我们可以通过运行手段，控制氧化皮的生成速率、防止氧化皮大量脱落，保证机组的运行安全。
参考文献:
[1]《660MW机组集控运行规程》胜利发电厂编，2018
[2]《单元机组集控运行》中国电力出版社，2001
作者简介：董向新（1986.03--）；性别：男，籍贯：山东东营人，学历：本科，毕业于烟台大学；现有职称：中级工程师；研究方向：电力工程。