超臨界機組鍋爐滑停對氧化脫落的影響

劉 煒，王曉峰，張 博，賈文飛，李俊林，郭志江

(內蒙古京能康巴什熱電有限公司，鄂爾多斯 017010)

0 引 言

超臨界鍋爐隨著運行時間逐漸增長，高溫受熱面管壁內形成的氧化皮也逐步增厚，機組在任何時候停機一般不建議采用滑停方式。為了加快汽輪機的檢修進度，被迫進行滑停時，通過嚴格控制降負荷、降溫、降壓速率，可以有效的控制高溫受熱面管壁內氧化皮的脫落量。

1 鍋爐氧化皮檢測狀況

根據奧氏體不銹鋼在超臨界以上參數鍋爐中的使用特性，其抗氧化性較弱，溫度越高，高溫氧化的速度就會越快，氧化高峰期到來得越早，在實際運行中越容易造成受熱面氧化皮的大面積脫落堵塞爆管的事故。有的廠由于受熱面運行超溫，以及鍋爐啟停時溫度升降幅度過大，鍋爐保養不好，不足10 000 h就會發生氧化皮大面積快速脫落并堵塞爆管的事故(國內機組高峰期最早的在2 400 h左右)。2017年12月份，我公司2號鍋爐連續運行24 000 h以上時，發生了兩次氧化皮脫落堵管導致末級過熱器爆管事故，當時測試T91管段內氧化皮厚度為33 mmμm，TP347HFG管段內氧化皮厚度為21 μm。2019年4月份機組大修采用滑停方式，2號鍋爐連續運行35 500 h，檢修期間測試高溫受熱面氧化皮厚度，其中末級過熱器T91管段內氧化皮厚度為163 mm，末級過熱器TP347HFG管段內氧化皮厚度為81 μm。根據實驗檢測可知，高溫受熱面管段內氧化皮厚度達到50 μm時，最容易脫落。目前末級過熱器管段內氧化皮厚度已超過此厚度，給鍋爐安全運行帶來嚴重隱患，對鍋爐運行調整、電網兩個細則考核、劣質煤摻燒等造成了很大影響。

2 機組滑停過程中操作要點

鍋爐在滑停過程中，控制主、再熱汽溫降溫速率≤1 ℃/min，主、再熱汽壓降壓速率<0.1 MPa/min，負荷下降速率<3 MW/min。滑停時，要保證各煤倉煤質穩定，汽溫調整盡量通過上層磨煤機煤量及二次風門和氧量控制，減少減溫水投運量，防止減溫水擺動大，造成汽溫反復波動，加重鍋爐氧化皮脫落的幾率。主、再熱汽溫每次降低30 ℃后，穩定20～30 min，待機組各參數穩定后，再繼續降負荷和汽溫。在此期間，各煤倉煤量從上至下逐步遞增，依次從上至下燒空各原煤倉，并安排專人監視煤倉煤位，防止下層磨煤機燒空或兩磨煤機同時燒空，影響滑停或造成汽溫大幅度波動。鍋爐由干態轉入濕態后，嚴格控制給水流量在對應機組負荷下多100 t/h以內，通過361閥外排流量在100 t/h左右進行調整。如果給水流量增大，通過361閥外排流量就會增大，會造成蒸汽減少，造成屏過壁溫和汽溫升高或超溫。鍋爐停運后，吹掃5 min后，立即停運送、引風機運行，關閉煙風擋板、二次風門、干渣機關斷門進行悶爐72小時。

2號鍋爐滑停參數控制曲線

3 滑停對氧化皮脫落的影響

2019年4月16日，2號機組滑停用時11時30分鐘完成，主、再熱汽溫從565 ℃和554 ℃降低至439 ℃和452 ℃，主蒸汽溫度變化率最大為-2.7 ℃/min。通過對末級過熱器射線檢測，此次發現有15根管的彎頭，氧化皮堆積達到1/3，進行割管清理，并進行內窺鏡檢查，管壁內部有大量氧化皮翹起的情況。2018年1號機組正常停機檢修，累計運行時間為33 500 h，1號機組在末級過熱器射線檢測中，發現有3根管的彎頭氧化皮堆積達到1/3，進行割管清理。當時未進行內窺鏡檢查，待下次檢修機會進行驗證。通過以上兩種停機方式對比可以看出，滑停對鍋爐高溫受熱面氧化皮脫落影響較大，如果汽輪機無檢修的情況下，盡量不采取滑停方式。

氧化皮翹起圖片

4 如何防止氧化皮在啟動過程中脫落堆積

4.1 鍋爐啟動控制要點

鍋爐啟動過程中，主、再熱汽溫和壁溫在≤300 ℃時，升溫速度<3 ℃/min。主、再熱汽溫和壁溫在>300 ℃時，升溫速度<2 ℃/min。控制升壓率≯0.12 MPa/min。 控制方法：(1)1號磨煤機改為變頻，在磨煤機最低出力以下進行調整，來控制鍋爐制點火初期升溫升壓速率。(2)嚴格控制給水流量在最低安全線運行，保證點火初期有足夠、穩定的蒸發量，防止壁溫變化幅度過大。(3)嚴格把控高低旁路操作，禁止連續操作，防止操作幅度過大導致壓力、溫度大幅變化。

4.2 并網前重點

機組并網前，要對受熱面進行吹掃，保證脫落氧化皮吹掃干凈。吹掃流程為汽輪機沖車至3 000 r/min后，逐步增加鍋爐熱負荷至26%蒸發量，兩臺磨煤機運行，高低旁路調整門全開，維持主汽壓力在5.0 MPa以上，主、再熱汽溫在500 ℃左右，控制壓力變化率≯0.15 MPa/min，汽溫變化率≯2 ℃/min。吹掃2～3小時后，通過凝結水含鐵量是否小于100 μg/L判斷氧化皮吹掃情況，并且根據高溫受熱面壁溫情況，再確定是否繼續進行吹掃。

5 氧化皮對機組的影響

5.1 電網兩個細則影響

我公司鍋爐高溫受熱面管壁內氧化皮的厚度達到了脫落的高峰期，由于氧化皮的膨脹系數與管壁的膨脹系數不同，為了防止主蒸汽溫度變化率>3 ℃/min，造成氧化皮集中脫落，導致堵管事故發生。我公司限制了機組負荷變化率，因此受到電網兩個細則的調峰考核。為了避免電網兩個細則的調峰考核，通過逐步放大負荷變化率試驗驗證，機組負荷變化率在7 MW/min時，溫度變化率最大在7 ℃/min左右，經長時間觀察統計，鍋爐運行正常，不會造成氧化皮集中剝落。

5.2 機組啟動的影響

鍋爐啟動初期，需投入大油槍進行暖爐2～3小時，待分離器出口溫度在120 ℃以上且穩定時，才能投入制粉系統運行。而且，在汽輪機3 000 r/min以后，還得進行氧化皮吹掃2～3 h，導致機組啟動耗油量進一步增大，啟動時間增長，并可能造成環保排放參數超標情況的發生。

6 結束語

總之，汽輪機無重要檢修工作時，盡量不采取滑停。在鍋爐正常運行時要嚴格按照規范進行操作，以防止操作中出現升降溫速度過快的情況。同時，在鍋爐停爐后要強化檢查，貫徹逢停必查的檢查原則，針對金屬本體與管道進行氧化皮狀態檢查與清理，降低鍋爐運行中由于氧化皮存在造成的事故概率。