超臨界直流鍋爐氧化皮脫落原因及預防辦法研究

郭日土

摘要：由于社會生產力的不斷提高，相應的電力技術也在不斷的進步，基于這樣一種背景，諸多的電力系統都開始使用容量大且參數高的發電機組，其中具有代表的型號為超臨界直流鍋爐。在這種鍋爐的生產運行當中，其表面由于高溫效果而產生的一種氧化皮脫落，會對于鍋爐的使用于運作造成十分惡劣的影響。如果沒有進行及時解決，就會使得鍋爐的傳熱惡化，并使效率降低。在此基礎上，本文以超臨界沖壓發動機鍋爐為主要研究對象，在闡述和分析其概念和特點的基礎上，結合其氧化皮的形成機理和成因，提出了其概念和特點，并對研究中發現的問題進行相應的對策提出。

關鍵詞：超臨界直流鍋爐;氧化皮脫落;預防策略

直流鍋爐的使用，經常會出現由于超臨界溫度環境下，其外部表皮產生氧化皮并且脫落的現象，如果不引起足夠的重視，并沒有對其進行一個有效的措施，這將導致鍋爐管在長期高溫運行過程中出現基層裂紋，甚至可能會使鍋爐內的金屬發生氧化或者是爐管發生爆炸。也不單單是影響了鍋爐的工作流程，還會對經濟造成相應的損失，甚至是引起工作人員的傷亡情況。所以，對于超臨界直流鍋爐外表皮氧化脫落的現象需要進行一定的分析與研究。

一、鍋爐氧化皮的脫落原因

使得過熱器以及再生器在管壁的表層上形成氧化物，并能吸附在管壁上面，若是氧化皮的厚度達到了一定的層級，鍋爐內部溫度市場改變時，由于膨脹系數的效果，將使得氧化皮就行脫落。同時由于在高溫下的連續工作，金屬管還會在此發生氧化，并且由于水蒸氣等諸多因素的作用，管道內部的一些金屬也會大量的發生氧化脫落的現象，從而使爐管處于十分嚴重的堵塞狀態，并可能發生爆炸。具體的氧化皮脫落原因如下。

（一）爐管材質

在鍋爐中進行導管的選材時，主要是合金，合金中的不同量的Cr，將決定鍋爐的整體耐熱效果以及抗氧化程度，使用爐管時有顯著差異，因此需要對于使用條件進行相應的考慮。由于爐管運行中存在高溫、高氧化等問題，加速了氧化皮的形成，導致氧化皮剝落。

（二）管壁溫度

許多已形成氧化皮或氧化皮脫落的爐管仍在使用中，可能造成爐內局部高溫，當爐溫過高時，爐溫會在短時間內升高，當達到一定厚度時，氧化皮厚度會增加，并在之后進行脫落。

（三）鍋爐機組啟停時形成的熱應力

在進行對鍋爐的啟停時，總是需要較大程度的熱負荷，是得循環水能夠處于一種鍋爐所需要的停堆標準。由于熱負荷的影響，爐管通常變動高溫且干燥。因此，鍋爐停機時一般采用適當的冷卻方式，爐管溫度穩定，高溫應力高，但氧化皮的形成與脫落的速度變快。如今，大多數氧化皮都是由于熱應力現象引起的。

二、超臨界直流鍋爐氧化皮脫落的預防

（一）設計方面

氧化皮的形成與鍋爐材料的選取密切相關，因此在設計鍋爐時應考慮材料，應選用結晶度較高的鋼材。奧氏體不銹鋼是我國超臨界直流鍋爐常用的加熱材料，主要是國產，從鋼材的角度看，由于國內生產的硬質原料晶粒度達不到國際水平，與進口鋼材還有差距，這就緩解了鍋爐受熱面結垢剝落的問題。在鍋爐的抗氧化性和耐腐蝕性方面，除顆粒級外，還應使用優質鋼。鍋爐企業應積極開展選材試驗研究，積極引進國外先進技術，提高國產鋼材的質量，以滿足超臨界鍋爐的運行要求。此外，在鍋爐生產過程中，要加強質量控制，并嚴格控制鍋爐生產工藝缺陷，特別是質量控制生產過程中壁厚不均、焊縫等問題應得到有效控制，在運行中容易造成偏差大和局部高溫。表面加熱的不均勻性是氧化皮快速形成和脫落的主要原因。總之，必須從設計上加強鍋爐的質量控制，為鍋爐的安全運行提供依據。

（二）安裝方面

首先，在安裝鍋爐前，要求工作人員掌握熟練鍋爐的安裝程序，特別容易發生過熱和蓄熱的偏差。在安裝鍋爐的過程中，如果發生誤差，在運行中會發生熱失衡，加速氧化皮革的形成。安裝前要確認鍋爐箱的質量、鍋爐管內是否有異物、鍋爐的安裝環境，安裝后要用高爐、檢查排水管等裝置，確保安全性，其次嚴格管理焊接質量，鐵骨焊接技術在鍋爐的安裝上是不可避免的，為了避免與不同鋼鐵種類的連接，受焊接設備和工藝的影響，很難保證該型鋼接線的質量，不同品牌的鋼在接線后的工序中會產生不均衡的溫度應力，特別是焊接部會產生附加應力，使氧化膜脫落，最后定期檢查爐爐管，每次檢查鍋爐管的發熱和彎曲狀態，檢查和測試高溫爐管。檢查官壁氧化皮層的厚度，去除掉的氧化皮，仔細記錄。

（三）運行方面

在進行對于鍋爐臨界運行工作的管理當中，需要注重下面的幾點：第一，加強對工作的管理。氧化皮對于鍋爐具有極大的惡劣影響。但通常來說，氧化皮的成形后脫落并對鍋爐產生影響是需要一定的時間的，具有一定的潛伏期，所以要求，在日常的工作當中，對于氧化皮的具體情況進行分析和掌握，確定它的形成與剝離并研究其破裂的因素，選擇使用行之有效的控制與預防的方案，減少在鍋爐運行當中氧化皮的風險;第二，提高鍋爐用汽水的質量。在鍋爐的工作運轉當中，要求在水的質量上采用除鹽水，并且水質合格。所以，為了嚴格控制鍋爐內汽水的質量，必須嚴禁劣勢水質進去機組，只有符合規定的水質，才可以起到減少鍋爐內沉積鹽現象的效果，并有效環節氧化皮的累積。第三，對于鍋爐的主要工作運轉進行優化。為了使鍋爐能夠正常運行，需要周期性的進行吹灰工作，以確保鍋爐能有一個干凈的環境，能夠有效的環節因為部分位置溫度太高而產生的氧化皮。與此同時還要注意對于鍋爐內煤炭和氧氣的把控，確保燃煤可以進行完全的燃燒，避免部位位置過熱的情況。除此以外，在具體的工作當中，還應該按要求的進行把控二次風門的開度，使得兩邊的煙溫偏差在一個預設的范圍之內。鍋里工作中，所使用的煤水配比也在進行把控，盡量不去使用減溫水，一個有效的煤水比能夠為運行的穩定起到很大的幫助。

三、結束語

綜上所述，在進行對于超臨界直流鍋爐的運作機制研究中，發現由于該機組常年身處于一種高溫的外部環境中，由于額定負荷的變化過于頻繁，因此使得鍋爐容易產生氧化皮并且脫落下來，從而影響整個鍋爐機組的安全運行，以及穩定程度。所以要求，要求鍋爐的整體設計、鍋爐的實際安裝以及鍋爐運行中進行控制等方面進行相應的防護措施，嚴格的控制氧化皮的產生與脫落，增強鍋爐的運行效果，并充分的體現它的作用。

參考文獻：

[1]梁百華，劉玉柱. 600MW超臨界直流鍋爐氧化皮脫落原因分析及預防[J]. 中國電力教育，2011，000（011）：177-179.

[2]高歡，李峰. 超臨界直流鍋爐氧化皮脫落原因及預防措施分析[J]. 科技創新與應用，2015（27）：116-116.

[3]蔡小緯. 超臨界直流鍋爐氧化皮脫落原因及預防策略探討[J]. 中國高新技術企業，2016（32）：58-59.

[4]吳鵬，劉敏. 預防超臨界直流鍋爐氧化皮生成解決方案探討[J]. 中國戰略新興產業，2019，000（024）：161，163.

華潤電力（賀州）有限公司 ?廣西省賀州市 ?542800