鍋爐氧化皮堵塞后的運(yùn)行處理方案淺析

程帆 宋波

摘 要：在電廠鍋爐運(yùn)行中，給水有除氧和加氧兩種運(yùn)行方式，無論哪種運(yùn)行方式，都避免不了管材表面的氧化，假如這層氧化鐵皮在鍋爐啟停及汽壓波動(dòng)時(shí)與原管壁剝離，則很有可能堵塞管道，造成通流不暢甚至斷流，最終導(dǎo)致管道超溫泄漏。本文就鍋爐管道被氧化鐵皮堵塞后的運(yùn)行處理進(jìn)行了總結(jié)和分析，提出了一些很實(shí)用的應(yīng)對(duì)方法。

關(guān)鍵詞：氧化鐵皮 堵塞 運(yùn)行處理

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0041-02

超臨界機(jī)組鍋爐不銹鋼高溫受熱面材料投入運(yùn)行后，管內(nèi)壁在570℃以上高溫水蒸汽作用下不可避免地生成氧化皮。正常運(yùn)行情況下，在管壁內(nèi)表面形成一層致密的氧化皮對(duì)管壁起到一定的保護(hù)作用，避免進(jìn)一步氧化。但是，當(dāng)氧化皮積累到一定厚度時(shí)，由于氧化皮膨脹系數(shù)與金屬基材膨脹系數(shù)的不同，如在機(jī)組啟、停過程中或運(yùn)行中調(diào)整操作不當(dāng)，造成高溫受熱面壁溫急劇變化而產(chǎn)生的應(yīng)力作用將可能導(dǎo)致氧化皮的大量剝落，引起管路通流堵塞而發(fā)生超溫爆管；也可能隨蒸汽進(jìn)入主汽閥造成卡澀或進(jìn)入汽輪機(jī)造成部件發(fā)生顆粒沖蝕。為了在運(yùn)行中減緩新的氧化皮生成并避免氧化皮的大量非正常剝落，業(yè)內(nèi)已經(jīng)有一套較成熟的優(yōu)化運(yùn)行方式及操作方案，故本文不再累述，本文就氧化鐵皮剝落堵塞后的在線處理進(jìn)行了分析，并提出了一套可行方案。

1 氧化皮的成因

氧化皮的組成是氧化鐵，是鐵元素和氧元素結(jié)合的產(chǎn)物。但這氧是來自何處的氧？是空氣中的氧、水中的溶解氧，還是水中的結(jié)合氧？

實(shí)際上，在很早以前就通過研究證實(shí)鐵可以和水中的氧原子發(fā)生反應(yīng)生成并放出氫，因此即使在無溶解氧的水中鐵也會(huì)被氧化腐蝕。后來通過電子顯微鏡的觀察，在20世紀(jì)70年代，德國的科學(xué)家又進(jìn)一步證實(shí)了鐵和水中氧原子反應(yīng)的就位氧化過程。例如：在酸洗正常啟動(dòng)后的十幾二十個(gè)小時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，那就是蒸汽中的氫含量會(huì)隨著溫度達(dá)到額定進(jìn)而達(dá)到峰值，隨后逐漸降低，直至很低，這充分印證了鐵和水中氧原子的就位氧化反應(yīng)過程。

2 氧化皮的剝落

由于氧化鐵皮與所附著的金屬存在不同的機(jī)械特性，當(dāng)溫度、熱負(fù)荷發(fā)生變化，熱脹冷縮，氧化皮會(huì)與所附著的金屬之間產(chǎn)生間隙，從而發(fā)生剝落。運(yùn)行中氧化皮產(chǎn)生應(yīng)力變化的主要因數(shù)：（1）溫度驟降造成的應(yīng)力變化；（2）熱負(fù)荷突然變化，快速升負(fù)荷或者啟機(jī)過程中的熱沖擊；（3）系統(tǒng)施加的其他外力；（4）三氧化二鐵向四氧化三鐵轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的應(yīng)力；（5）彎管由于內(nèi)外徑差別產(chǎn)生附加應(yīng)力；（6）焊口的附加應(yīng)力。

3 氧化皮剝落的危險(xiǎn)點(diǎn)分析

（1）管道表面氧化皮剝落后會(huì)堵塞過熱器管彎頭，引起爆管。

（2）主機(jī)通流部件主汽閥本體（如閥桿、閥座、閥蝶、閥腔內(nèi)等）的氧化皮剝落會(huì)卡澀主汽門。

（3）增加蒸汽和凝結(jié)水、給水中的鐵含量，影響汽水品質(zhì)。

（4）氧化皮剝落所產(chǎn)生的固體顆粒會(huì)造成汽機(jī)通流部分（如噴嘴、閥門和葉片）的侵蝕損壞，不僅影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，還威脅安全性。

4 氧化鐵皮堵塞后的運(yùn)行在線處理辦法

在氧化皮堵塞情況較輕的情況下，比較簡單的操作處理方法是開堵塞點(diǎn)附近的疏水門泄壓沖洗或者快速開啟和關(guān)閉安全門利用壓力的波動(dòng)進(jìn)行沖洗。

這里著重介紹以下兩種運(yùn)行處理方案。

4.1 快速升降負(fù)荷，利用壓力的擾動(dòng)進(jìn)行沖洗

以華潤電力600MW直流爐事故現(xiàn)象為例進(jìn)行說明，屏過有一個(gè)測點(diǎn)溫度異常，溫度高達(dá)620℃，比臨近測點(diǎn)高出200℃還多，懷疑氧化鐵皮堵塞。鍋爐初始參數(shù)：負(fù)荷370MW，主汽溫：460℃，再熱汽溫520℃，ABC三臺(tái)制粉系統(tǒng)運(yùn)行。

快速升降負(fù)荷沖洗的操作過程如下：首先調(diào)整燃油壓力正常后投入B層油槍（投燃油是一方面是為了燃燒穩(wěn)定，另一方面是為了在增加鍋爐熱負(fù)荷時(shí)優(yōu)先增加下層燃燒系統(tǒng)的出力，避免上層燃燒系統(tǒng)出力加大導(dǎo)致屏過進(jìn)一步嚴(yán)重超溫），提升一次風(fēng)壓（8.6KPA至9.4KPA）并逐步加給水，將負(fù)荷升至420MW。待參數(shù)平穩(wěn)后，將汽機(jī)主控解手動(dòng)，大幅度手動(dòng)置數(shù)調(diào)整調(diào)節(jié)器指令值（70%～85%），利用調(diào)門的大幅度開關(guān)來沖洗，（此時(shí)負(fù)荷波動(dòng)-50MW至+50MW，壓力波動(dòng)-4MPA至+4MPA），沖洗結(jié)束后注意及時(shí)關(guān)小汽機(jī)調(diào)門開度，補(bǔ)充燃料，避免因鍋爐蓄熱大量釋放導(dǎo)致主汽參數(shù)大幅度降低，待參數(shù)回到初始值后可進(jìn)行下一次沖洗。

此次升降負(fù)荷沖洗在經(jīng)歷3輪以后，壁溫堵塞點(diǎn)的超溫趨勢出現(xiàn)拐點(diǎn)，并逐步向周圍管壁壁溫趨勢靠近，到最后基本一致。

一般而言，在鍋爐壓力瞬間大幅度擾動(dòng)下，氧化皮堵塞點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)甚至破碎的現(xiàn)象，若超溫現(xiàn)象得到極大改善，那就說明堵塞氧化鐵皮已被成功吹出。

4.2 停機(jī)不停爐利用高低壓旁路進(jìn)行大流量沖洗的操作方法

（1）機(jī)組初始狀態(tài)：ABC三臺(tái)磨運(yùn)行，兩臺(tái)汽泵運(yùn)行。（2）機(jī)組減負(fù)荷至360MW，小機(jī)A汽源由本機(jī)四抽切至臨機(jī)輔汽。（3）機(jī)組負(fù)荷降至300MW，并入電泵退出汽泵A，汽泵A降至3000r/min，關(guān)閉出口電動(dòng)閥，備用。（4）停運(yùn)磨煤機(jī)C，機(jī)組繼續(xù)降負(fù)荷。（5）負(fù)荷240MW，啟動(dòng)爐水泵運(yùn)行，鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行。（6）機(jī)組負(fù)荷220MW，投入A層油槍助燃，繼續(xù)降低機(jī)組負(fù)荷，吹空磨煤機(jī)B，B磨旋轉(zhuǎn)備用。（7）機(jī)組負(fù)荷降至200MW以下，退出高、低加汽側(cè)運(yùn)行，切換除氧器汽源至臨機(jī)輔汽。（8）退出汽泵B運(yùn)行，單獨(dú)電泵運(yùn)行。（9）強(qiáng)制高、低旁跳閘條件及給煤機(jī)停運(yùn)延時(shí)跳閘磨煤機(jī)條件及磨煤機(jī)分離器出口溫度高跳閘磨煤機(jī)條件。強(qiáng)制機(jī)組負(fù)荷大于90MW，汽機(jī)打閘聯(lián)鎖MFT條件。（10）保留A磨運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷降至100MW以下，開啟高、低旁管道疏水，進(jìn)行暖管。（11）汽輪機(jī)油泵啟動(dòng)，開啟高、低旁減溫水，及低旁三級(jí)減溫水。開啟低旁至20%開度，提高凝結(jié)水壓力至凝泵轉(zhuǎn)速提至工頻轉(zhuǎn)速，汽輪機(jī)打閘，檢查發(fā)電機(jī)聯(lián)跳，聯(lián)鎖動(dòng)作正常，隨汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降調(diào)整密封油壓力，轉(zhuǎn)速到零，投入盤車。（12）汽機(jī)打閘，主汽閥及調(diào)閥關(guān)閉的同時(shí)，迅速開啟低旁，同時(shí)根據(jù)主汽壓力開啟高旁，檢查減溫水投入，檢查VV閥聯(lián)開。（13）吹掃步驟：①關(guān)閉高旁至20%開度，主汽壓力開始上漲至15～16MPa，注意爐水泵出口調(diào)閥及鍋爐主給水旁路閥狀況，防止因壓力高開啟，否則降低主汽壓力進(jìn)行吹掃。②迅速開啟高旁至80%進(jìn)行大流量吹掃。③單次吹掃20min左右，反復(fù)吹掃5～6次。④吹掃期間注意凝結(jié)水電導(dǎo)率變化情況及凝結(jié)水精處理前置過濾器差壓變化情況及鍋爐金屬溫度變化情況，以確認(rèn)吹掃效果。

華潤電力（常熟）2號(hào)機(jī)組的屏過超溫現(xiàn)象在經(jīng)歷停機(jī)不停爐6次沖洗后得到明顯改善，壁溫改善最明顯的節(jié)點(diǎn)是在B磨吹空、燃燒大幅度減弱時(shí)，此后的反復(fù)沖洗避免了氧化鐵皮繼續(xù)沉積的可能，也保障了后續(xù)的運(yùn)行安全，而后續(xù)連續(xù)數(shù)月的安全運(yùn)行也證明了此次事故處理的正確有效。

5 結(jié)語

本文將理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)目前啟停機(jī)及運(yùn)行過程中的氧化鐵皮脫落進(jìn)行了深入的分析，提出了一些處理氧化鐵皮脫落的觀點(diǎn)和看法，以期對(duì)其他電廠提供一些借鑒意義。

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