鍋爐氧化皮堵塞后的運行處理方案淺析

程帆 宋波

摘 要：在電廠鍋爐運行中，給水有除氧和加氧兩種運行方式，無論哪種運行方式，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時與原管壁剝離，則很有可能堵塞管道，造成通流不暢甚至斷流，最終導致管道超溫泄漏。本文就鍋爐管道被氧化鐵皮堵塞后的運行處理進行了總結和分析，提出了一些很實用的應對方法。

關鍵詞：氧化鐵皮 堵塞 運行處理

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0041-02

超臨界機組鍋爐不銹鋼高溫受熱面材料投入運行后，管內壁在570℃以上高溫水蒸汽作用下不可避免地生成氧化皮。正常運行情況下，在管壁內表面形成一層致密的氧化皮對管壁起到一定的保護作用，避免進一步氧化。但是，當氧化皮積累到一定厚度時，由于氧化皮膨脹系數與金屬基材膨脹系數的不同，如在機組啟、停過程中或運行中調整操作不當，造成高溫受熱面壁溫急劇變化而產生的應力作用將可能導致氧化皮的大量剝落，引起管路通流堵塞而發生超溫爆管；也可能隨蒸汽進入主汽閥造成卡澀或進入汽輪機造成部件發生顆粒沖蝕。為了在運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，業內已經有一套較成熟的優化運行方式及操作方案，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合的產物。但這氧是來自何處的氧？是空氣中的氧、水中的溶解氧，還是水中的結合氧？

實際上，在很早以前就通過研究證實鐵可以和水中的氧原子發生反應生成并放出氫，因此即使在無溶解氧的水中鐵也會被氧化腐蝕。后來通過電子顯微鏡的觀察，在20世紀70年代，德國的科學家又進一步證實了鐵和水中氧原子反應的就位氧化過程。例如：在酸洗正常啟動后的十幾二十個小時，會發現一個現象，那就是蒸汽中的氫含量會隨著溫度達到額定進而達到峰值，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械特性，當溫度、熱負荷發生變化，熱脹冷縮，氧化皮會與所附著的金屬之間產生間隙，從而發生剝落。運行中氧化皮產生應力變化的主要因數：（1）溫度驟降造成的應力變化；（2）熱負荷突然變化，快速升負荷或者啟機過程中的熱沖擊；（3）系統施加的其他外力；（4）三氧化二鐵向四氧化三鐵轉變過程中產生的應力；（5）彎管由于內外徑差別產生附加應力；（6）焊口的附加應力。

3 氧化皮剝落的危險點分析

（1）管道表面氧化皮剝落后會堵塞過熱器管彎頭，引起爆管。

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

（3）增加蒸汽和凝結水、給水中的鐵含量，影響汽水品質。

（4）氧化皮剝落所產生的固體顆粒會造成汽機通流部分（如噴嘴、閥門和葉片）的侵蝕損壞，不僅影響機組經濟性，還威脅安全性。

4 氧化鐵皮堵塞后的運行在線處理辦法

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附近的疏水門泄壓沖洗或者快速開啟和關閉安全門利用壓力的波動進行沖洗。

這里著重介紹以下兩種運行處理方案。

4.1 快速升降負荷，利用壓力的擾動進行沖洗

以華潤電力600MW直流爐事故現象為例進行說明，屏過有一個測點溫度異常，溫度高達620℃，比臨近測點高出200℃還多，懷疑氧化鐵皮堵塞。鍋爐初始參數：負荷370MW，主汽溫：460℃，再熱汽溫520℃，ABC三臺制粉系統運行。

快速升降負荷沖洗的操作過程如下：首先調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定，另一方面是為了在增加鍋爐熱負荷時優先增加下層燃燒系統的出力，避免上層燃燒系統出力加大導致屏過進一步嚴重超溫），提升一次風壓（8.6KPA至9.4KPA）并逐步加給水，將負荷升至420MW。待參數平穩后，將汽機主控解手動，大幅度手動置數調整調節器指令值（70%～85%），利用調門的大幅度開關來沖洗，（此時負荷波動-50MW至+50MW，壓力波動-4MPA至+4MPA），沖洗結束后注意及時關小汽機調門開度，補充燃料，避免因鍋爐蓄熱大量釋放導致主汽參數大幅度降低，待參數回到初始值后可進行下一次沖洗。

此次升降負荷沖洗在經歷3輪以后，壁溫堵塞點的超溫趨勢出現拐點，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下，氧化皮堵塞點會出現松動甚至破碎的現象，若超溫現象得到極大改善，那就說明堵塞氧化鐵皮已被成功吹出。

4.2 停機不停爐利用高低壓旁路進行大流量沖洗的操作方法

（1）機組初始狀態：ABC三臺磨運行，兩臺汽泵運行。（2）機組減負荷至360MW，小機A汽源由本機四抽切至臨機輔汽。（3）機組負荷降至300MW，并入電泵退出汽泵A，汽泵A降至3000r/min，關閉出口電動閥，備用。（4）停運磨煤機C，機組繼續降負荷。（5）負荷240MW，啟動爐水泵運行，鍋爐轉濕態運行。（6）機組負荷220MW，投入A層油槍助燃，繼續降低機組負荷，吹空磨煤機B，B磨旋轉備用。（7）機組負荷降至200MW以下，退出高、低加汽側運行，切換除氧器汽源至臨機輔汽。（8）退出汽泵B運行，單獨電泵運行。（9）強制高、低旁跳閘條件及給煤機停運延時跳閘磨煤機條件及磨煤機分離器出口溫度高跳閘磨煤機條件。強制機組負荷大于90MW，汽機打閘聯鎖MFT條件。（10）保留A磨運行，機組負荷降至100MW以下，開啟高、低旁管道疏水，進行暖管。（11）汽輪機油泵啟動，開啟高、低旁減溫水，及低旁三級減溫水。開啟低旁至20%開度，提高凝結水壓力至凝泵轉速提至工頻轉速，汽輪機打閘，檢查發電機聯跳，聯鎖動作正常，隨汽輪機轉速下降調整密封油壓力，轉速到零，投入盤車。（12）汽機打閘，主汽閥及調閥關閉的同時，迅速開啟低旁，同時根據主汽壓力開啟高旁，檢查減溫水投入，檢查VV閥聯開。（13）吹掃步驟：①關閉高旁至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行吹掃。②迅速開啟高旁至80%進行大流量吹掃。③單次吹掃20min左右，反復吹掃5～6次。④吹掃期間注意凝結水電導率變化情況及凝結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，以確認吹掃效果。

華潤電力（常熟）2號機組的屏過超溫現象在經歷停機不停爐6次沖洗后得到明顯改善，壁溫改善最明顯的節點是在B磨吹空、燃燒大幅度減弱時，此后的反復沖洗避免了氧化鐵皮繼續沉積的可能，也保障了后續的運行安全，而后續連續數月的安全運行也證明了此次事故處理的正確有效。

5 結語

本文將理論聯系實際，對目前啟停機及運行過程中的氧化鐵皮脫落進行了深入的分析，提出了一些處理氧化鐵皮脫落的觀點和看法，以期對其他電廠提供一些借鑒意義。

參考文獻

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