1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治

劉浩

摘 要：隨著用電量需求的不斷增大，在火力發電廠中1000MW燃煤鍋爐的使用越來越多，高性能的鍋爐在材料的使用上更加苛刻，在運行時要求金屬具有更強的性能，以保證鍋爐在高負荷或超負荷運行時不會因為超溫等原因造成設備的損壞。鑒于此，本論文對氧化皮的防治進行研究，通過闡述1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治內容，提出了降低超溫狀態、防止氧化皮造成阻塞情況等策略，旨在不斷提升現今1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治水平。

關鍵詞：1000MW；燃煤鍋爐；氧化皮；防治

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0187-01

隨著我國經濟的快速增長，工業化發展也越來越迅速。在環境保護的要求下要不斷提升大容量機組的應用，但我國的火力發電廠由于應用范圍較廣、應用途徑較多等特點，在其應用中經常會出現諸多問題，尤其是氧化皮的難題。因此，1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治成為現今較熱的話題，如何對其進行應用分析，成為了1000MW燃煤鍋爐運行、檢修人員必須考慮的問題。

1 氧化皮的概述

1.1 氧化皮的內涵

早在1929年，德國的科學家通過實驗研究發現，金屬在高溫的水中會發生氧化的現象。而氧化金屬的氧氣并不是來源與水中的溶解氧，而是來源與水汽的結合氧?；瘜W家通過化學分子式，也充分地證明了這一點。

3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2

通過上述的方程式能夠看出，隨著時間的推移，在蒸汽中的氫氣的含量會大幅的減小，此時會在金屬的表面形成一層致密的氧化膜。氧化皮自動脫落的條件有兩個：（1）氧化皮達到一定厚度（臨界值）；（2）母材基體與氧化膜層間應力達到臨界值。隨著金屬的冷熱的交替，會導致金屬的應力不停的進行循環；由于負荷變化范圍較大，導致金屬管壁的溫度變化幅度也較大，因此在氧化皮的厚度達到一定的臨界值，就會造成金屬氧化膜的剝落。

1.2 影響氧化皮剝落的原因

ΔTC——受壓應力作用的氧化皮產生剝落的臨界溫度降幅；

εEωx——氧化皮的厚度以及楊氏模量；

αm——金屬的線性熱膨脹系數；

αox——氧化皮的線性熱膨脹系數；

Vox——泊桑比；

γF——界面間斷裂能。

通過公式的顯示，我們能夠看出影響氧化皮剝落的原因，通過以上原因的分析，找出解決問題的途徑。

1.3 氧化皮的危害

當前，氧化皮所產生以及剝離對機組所產生的危害主要有以下幾個方面：（1）氧化皮剝離會對鍋爐的受熱面造成升溫，其高溫造成超溫爆管等現象發生，威脅鍋爐的安全運行；（2）氧化皮剝離產生的固體侵蝕顆粒物對汽輪機通流部分造成阻塞，并對噴嘴和葉片造成一定程度的損害；（3）氧化皮容易造成主汽門、調門卡澀，并對汽輪機的安全運行造成很大的威脅；（4）氧化皮的剝離會在一定程度上污染汽水品質。

2 1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治

1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治主要分為兩大方面：一是降低超溫狀態；二是防止剝落的氧化皮造成阻塞的情況。

2.1 降低超溫狀態

通過上述公式的分析，控制金屬的超溫，就能夠有效的減小氧化皮的生成。具體的實施策略主要分為以下幾個方面：

（1）調整鍋爐的溫度在額定值范圍之內。首先要保證機組在運行工況下，尤其是處于啟動或低負荷工況，要保證鍋爐內部有足夠質量的流速，這是減少超臨界壓力下氧化皮剝離的重要手段之一。其次，為了解決熱負荷過高，或者類膜態沸騰現象發生，將輻射區的水冷壁的出口溫度進行調低，要低于其壓力對應的溫度水平。再次，做好鍋爐的防結焦工作，結焦會導致鍋爐內部產生熱偏差，在日常的運行中就要加強吹灰的管理工作。最后，加強機組的水冷壁金屬溫度的控制，防止啟停制粉系統、工況擾動造成受熱面超溫。（2）加強對鍋爐的改造?？梢酝ㄟ^對鍋爐以下設備進行改造工作：增加吹灰器，加強對受熱面的清理工作；增加鍋爐的受熱面積：在熱管部分增加部分絕熱材料，以確保管屏在使用中防止超溫現象的發生；對鍋爐的受熱面積進行部分改造等都能夠在一定程度上降低氧化皮的形成，在一定程度上加強了1000MW燃煤鍋爐的運行安全。

2.2 防止氧化皮造成阻塞情況

防止氧化皮造成阻塞情況的方式主要有以下幾種方法：

（1）加強對鍋爐啟停過程中的參數的控制。鍋爐短期內進行重復的啟停工作，會使氧化皮大規模的剝離，通過優化啟停過程，能夠減少氧化皮的剝落情況。增加旁路系統協助啟動，能夠有效的減少鍋爐蒸汽中的固體顆粒對汽輪機的影響；這種旁路系統，也有利于加強對主體參數的控制，防止氣溫變化過大而造成的氧化皮的脫落的情況發生。另外控制金屬的溫度變化率不超過1.5℃，防止溫度驟變造成氧化皮的脫落。（2）加強對鍋爐壁溫的監視調整。首先，運行人員要加強對受熱面溫度的監管，一旦發生異常要及時進行調整。其次，吹灰是造成鍋爐受熱不均的主要原因，但是在鍋爐的運行中卻一直得不到重視，所以要制定相應的吹灰計劃，防止由于吹灰堆積造成的受熱不均衡的情況出現。再次，加強對各個燃燒器的日常檢查與維護，通過檢查人員觀察燃燒器中的燃燒情況，對燃燒不好的區域進行燃燒調整。最后，應加強對機組停運后的監視工作，降溫速率在可控的范圍內，不能夠出現機組停運強制通風冷卻現象的出現，要讓金屬進行自然地降溫，杜絕溫度的快速下降，保證不引起氧化皮的大量脫落。（3）防止氧化皮的脫落。防止氧化皮的脫落可以從以下幾個方面進行解決：1）設備的安裝方面。通過選用耐氧化的金屬合金，能夠有效的減少氧化皮的生成；加強對設備中脫落的氧化皮以及雜物的清理，時刻保持著設備內部或者管道的暢通。2）加強金屬表面的處理。加強金屬表面的處理主要可以從兩個方面進行管理。一是鍍鉻方法，能夠從化學的角度有效的抑制氧化的生成，而且鍍鉻具有抗剝落的效果，能夠持續的始終保護同一狀態。二是噴丸處理方法，也是利用化學反應，能夠抑制金屬表面氧化物的生成，從根本上解決氧化皮的生成。3）化學清洗。對鍋爐進行化學清洗，這個清洗的過程能夠持續12個小時左右，在清洗中必須保證氧化皮的融掉，保證沒有殘留物的殘留，在清洗結束后，需要對設備進行吹管工作，以保證清洗能夠達到最佳的效果。

3 結語

1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治在增強1000MW燃煤鍋爐應用能力、促進氧化皮的防治能力的發展上有著積極的作用，對于我國火電發電廠的發展也至關重要。在此過程中，降低超溫狀態、防止氧化皮造成阻塞情況等策略的提出，能夠提升1000MW燃煤鍋爐氧化皮的防治的能力，保證1000MW燃煤鍋爐在正常工作能夠持續正常的進行下去，避免出現重大的安全事故，為國民經濟的發展貢獻出自己的一份寶貴力量。

參考文獻

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