襄陽火電廠600MW機組防止高溫水蒸汽氧化運行措施

袁明常

摘要 文章主要對襄陽火電廠600MW機組防止高溫水蒸汽氧化的運行進行分析，并提出實際的防治措施及發(fā)展的方向。

關鍵詞 火電廠；600MW機組；高溫水蒸汽氧化

中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0065—01

1高溫水蒸汽氧化問題概述和危害

自2004年國產(chǎn)首臺超臨界機組投產(chǎn)以來，高參數(shù)大容量機組在我國發(fā)展迅速。蒸汽參數(shù)不斷提高，壓力由25.20MPa提高到27.26MPa、溫度由566℃/566℃提高到600℃/600℃，機組容量和參數(shù)的提高，是我國電力行業(yè)節(jié)能減排的一項重要舉措，但也給機組的安全穩(wěn)定運行帶來一系列需要研究和解決的問題，其中，600MW機組高溫水蒸汽氧化問題就比較突出。

金屬在高溫水蒸汽中會發(fā)生嚴重氧化，對于常用的奧氏體鋼TP347H，在600℃左右的某一溫度下，水蒸汽氧化速度會出現(xiàn)急劇增加。

高溫水蒸汽導致金屬管材氧化后產(chǎn)生的氧化膜在管內(nèi)壁剝落，易堵管或引起超溫爆管泄漏事件，是目前威脅高參數(shù)（超臨界或超超臨界）機組安全運行的主要原因之一。其中，高溫過熱器、屏式過熱器及高溫再熱器高溫水蒸汽氧化較嚴重，且氧化皮脫落較明顯。同時，剝離的氧化皮也可能引起對汽輪機入口通流部分的固體顆粒侵蝕及損害汽輪機葉片。這些剝離的氧化皮還會成為熱力設備易結垢部位沉積物的來源。

2湖北華電襄陽公司2×600MW機組基本情況

湖北華電襄陽發(fā)電有限公司2×600MW超臨界機組鍋爐選用上海鍋爐廠設計制造SG1913-25.4-M947鍋爐，為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、兀型露天布置、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結構。鍋爐燃用平頂山礦煙煤。爐后尾部布置兩臺轉(zhuǎn)子直徑為φ13492mm的三分倉容克式空預器。鍋爐末級過熱器采用無縫合金鋼管，其外徑和壁厚由強度計算來決定，管子材料主要由工作條件來決定。鍋爐廠設計采用管子規(guī)格為中38.1×5.599.03mm，材料為SA213T23，T91，TP347H。

3對機組實際問題采取的措施

600MW機組對高溫水蒸汽氧化問題采取的運行措施。

1）鍋爐啟動上水時必須嚴格執(zhí)行規(guī)程，鍋爐水質(zhì)必須合格，夏季上水時間不小于2h，冬季上水時間不小于4h；鍋爐冷態(tài)啟動過程中嚴格按照規(guī)程進行鍋爐冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗。冷態(tài)清洗要求水質(zhì)達到以下指標：電導率<1μs/cm，F(xiàn)e<100μg/L，SiO，<30μg/L，PH值9.3～9.5；熱態(tài)清洗要求水質(zhì)達到以下指標：Fe≤50μg/L二氧化硅含量<25μg/L。

2）啟動過程中嚴格控制鍋爐升溫升壓速度。溫度在100℃以下時，升溫率不得超過1.1℃/min控制在汽輪機沖轉(zhuǎn)（溫度低于300℃）前，分離器出口溫度升溫速率不大于1.5℃/min，溫度450℃以上時，升溫速率小于1.85℃/min；汽水分離器和儲水箱金屬內(nèi)壁溫升變化率不大于5℃/min，內(nèi)外壁溫差不大于25℃，各管屏相鄰間溫差不大于50℃。

3）啟動時投入爐水循環(huán)泵系統(tǒng)，啟動過程中主汽溫度的調(diào)節(jié)優(yōu)先采用鍋爐燃料量和風量并配合給水量和汽機旁路系統(tǒng)來進行調(diào)節(jié)，盡量不使用減溫水。

4）機組啟動采用微油裝置投入B磨煤機時，控制磨煤機的煤量不超過20T/H磨煤機啟動后加強對鍋爐管壁金屬溫度的監(jiān)視，在管壁金屬溫度升溫速率正常時逐漸增加磨煤機的出力。

5）啟動過程中當主汽溫度高于360℃，開啟二級減溫水總門，投入二級減溫水，控制主蒸汽溫度在360℃。在啟動期間減溫水調(diào)節(jié)時，減溫器后的蒸汽過熱度不得低于20℃，同時要注意減溫水量的控制，盡量減小屏過和高過管壁溫度的變化率。再熱汽溫通過煙氣擋板來進行調(diào)節(jié)。機組啟動帶負荷正常后24h內(nèi)維持主、再熱蒸汽溫度560℃運行，24h—72h內(nèi)維持主蒸汽溫度560℃～566℃運行，然后視高溫過熱器金屬壁溫情況逐步升高至額定值運行。

6）啟動過程中加強受熱面金屬管壁溫度的監(jiān)視，控制金屬壁溫均勻上升；發(fā)現(xiàn)管壁溫度異常升高（包括異常降低）時，穩(wěn)定燃燒工況運行，停止升溫升壓。機組啟動和并網(wǎng)帶負荷過程中受熱面金屬管壁溫度出現(xiàn)報警，通過穩(wěn)定燃燒工況運行無法消除異常時，降低燃料量或機組負荷消除金屬管壁溫度報警；若還是無法消除報警且存在上升趨勢時，申請停爐對超溫管子進行割管檢查處理。

7）機組正常運行期間，運行人員按規(guī)定記錄鍋爐金屬壁溫，控制鍋爐主、再熱汽溫不超過570℃，高過，高再管壁金屬溫度不超過600℃。若管壁溫度超過600℃，降低主蒸汽溫度至560℃～565℃運行；若降低溫度運行后金屬溫度還是超限，申請值長降低機組負荷，維持金屬管壁溫度不超過600℃，同時嚴禁鍋爐低氧量，超負荷運行。

8）機組低負荷時優(yōu)先采用下層磨煤機運行方式，機組負荷高時，盡量增加下層磨煤機出力，減小上層磨煤機出力，降低爐膛出口煙溫。嚴格執(zhí)行鍋爐吹灰制度。當長時間低負荷運行或者磨煤機運行方式造成鍋爐燃燒狀況不良時，吹灰時可以投油助燃，嚴禁鍋爐長時間運行不吹灰。

9）機組正常運行期間升降負荷的速率不超過10Mw/min，機組升降負荷時控制主蒸汽和再熱蒸汽溫度變化率小于1.5℃/min。機組停運過程中嚴格控制降負荷速率和主、再熱汽溫速率。負荷從320MW降至220MW時，以3.2MW/min（0.5%/min）的速率繼續(xù)減負荷，主汽溫以0.5～C/min～0.55℃/min、再熱汽溫以2～2.5℃/min的速率開始滑降，負荷從220MW降至160MW時，以1.0MW/min的速率繼續(xù)減負荷，主汽溫以0.8℃/min、再熱汽溫以1℃/min的速率滑降；負荷96MW以下時，以3.2Mw/min的速率繼續(xù)減負荷，主汽溫以0.16℃/min～0.17℃/min、再熱汽溫以0.21℃/min～0.22℃/min的速率繼續(xù)滑降。機組停運后按照停機時間對鍋爐受熱面進行有效保護，鍋爐機組跳閘和正常停運后，及時檢查關閉各風煙系統(tǒng)看火孔和相關擋板，避免鍋爐的急劇冷卻。加強運行調(diào)整和巡回檢查質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)設備安全隱患，減少機組非計劃啟停次數(shù)。

10）在每次機組啟動時，通過汽機旁路系統(tǒng)閥門的大幅度開關操作和鍋爐過熱器PCV的間斷開關操作以改變受熱面管內(nèi)蒸汽流量和流速，對管子進行變流量，變壓力沖洗，已達到帶走部分氧化皮的目的。

4關于水蒸汽氧化問題的努力方向

從目前技術來看，鍋爐鋼管的高溫水蒸汽氧化不可避免，我們所能所做的工作應集中在減緩水蒸汽的氧化和剝離，達到在一個大修期內(nèi)不會堵塞爆管，以及能及時發(fā)現(xiàn)氧化皮脫落情況：

1）考慮采用耐氧化的合金材料，在兼顧成本的同時，盡量提高金屬材料的抗氧化等級。

2）在易造成堵管的部位，采用與氧化皮膨脹系數(shù)相對較接近的材料，減緩氧化皮的剝離。

3）現(xiàn)在繼能對不銹鋼進行氧化皮堆積情況檢測后，已經(jīng)有能夠?qū)﹁F素體鋼進行氧化皮堆積情況的檢測，應盡快推廣這一新技術。

4）積累關于水蒸汽氧化問題的工程數(shù)據(jù)，如：氧化皮堆積量與爆管的關系、氧化層厚度與剝落的關系、在一定的蒸汽參數(shù)下氧化皮堆積量與時間的關系等，以更好地指導檢修和運行。

5）探討在停機保養(yǎng)和緩解次高溫狀態(tài)下管道內(nèi)壁和空氣接觸氧化的技術措施。