试析 1000MW机组锅炉氧化皮问题分析与预防

试析 1000MW机组锅炉氧化皮问题分析与预防

孙皓

浙江国华浙能发电有限公司 浙江省宁波市 315600

摘要：现如今，随着我国电力事业的快速崛起，人们对电能需求的日益剧增，在火力发电厂中1000MW燃煤锅炉也应用的更加广泛，对于锅炉材料应用方面也提出了高要求，为了确保金属在锅炉运行中发挥出最佳的性能，以及锅炉在超负荷或高负荷运行中不会因为高温或超温等问题直接损坏设备，影响其正常的运转。基于以上现状，本文根据1000MW机组锅炉氧化皮问题产生的主要因素，且针对氧化皮问题提出了有效的预防和治理手段和措施。

关键词：1000MW机组锅炉；氧化皮问题；预防措施

引言：伴随着国民经济水平的逐步提升，工业化发展也在快速的崛起。近年来，人们对环境保护引起了重视，且在环境要求下，对大容量机组的应用也在日益提升。然而我国的火力发电厂由于应用范围和途径十分广泛，在实际应用过程中会产生各方面影响因素和问题，特别是氧化皮问题十分突出，影响了燃煤锅炉的正常运行。因此，对1000MW机组锅炉氧化皮问题进行有效的预防和治理成为了现如今人们关注的焦点问题。在锅炉运行中不断分析其锅炉问题产生的主要因素，并且提出有效的解决手段，有利于提升我国1000MW燃煤锅炉氧化皮的预防水平。

1、1000MW机组锅炉氧化皮问题产生的主要因素分析

氧化皮最早是德国科学家在实验研究中发现的，金属在高温水中会产生氧化的现象。而氧化金属的氧气并不是来源于水中的溶解氧，实际上是来源于水汽的结合氧。而1000MW机组锅炉氧化皮问题产生的主要原因是在自然环境条件下，由于空气中的物质发生了化学反应，而主要是空气中的氧气或水，最终形成了氧化皮。根据不同的情况，氧化皮的出现就像一把双刃剑，有利也有弊^[1]。其次，在实际生产中，电站锅炉在投入运行的初期，蒸汽中含氢量较高，但伴随着时间的不断推移，其含氢量也会随之而降低，进而金属表面直接产生了氧化皮，时间一般是以小时为单位，几个小时甚至几十个小时不等，而通过计算机发现通过水带入锅炉的氧量远远达不到金属氧化所需的氧量，这一现象直接表面在高温条件下金属可以完全和水蒸气产生化学反应。另一方面，金属在蒸汽中产生氧化皮是一个自然过程。最初，氧化皮形成速度相当快，在形成氧化皮后，氧化速度也会逐渐降下来。金属在最开始形成的氧化皮结构较为致密，通常为双层膜结构，里层为原生膜，是蒸汽中的氧离子和铁氧化的结果，外层为延伸膜。双层膜的形成是蒸汽中的氧离子朝里扩散，铁离子向外面扩散的作用。当温度小于560℃时，氧化铁的结构由钢表面起向外依次为四氧化三铁、三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铁都十分致密，特别是四氧化三铁可以对钢材起到保护作用，防止进一步氧化^[3]。最后，随着金属的冷热不断交换，金属应力会不断循环，负荷变化范围扩增，从而造成金属管壁的温度也随之增加，氧化皮的厚度在达到一定临界点时，金属氧化膜就会产生脱落的问题。金属管壁温度和金属氧化皮厚度关系曲线如下图1所示：

金属管壁温度和金属氧化皮厚度关系曲线图1

2、1000MW机组锅炉氧化皮问题有效预防措施

2.1降低超温现象

根据上文提及，控制金属的超温，就能有效的避免氧化皮的形成。一方面，应该确保机组在正常运行下，特别是处于启动或低负荷情况时，要保证锅炉的内部有足够质量的流速，这是降低超临界压力下氧化脱离的有效途径之一。其次，为了处理热负荷过高的问题，可以直接调低辐射区的水冷壁的出口温度，且要低于其压力相对应的温度水平。最为关键的一点是对于锅炉的结焦问题要引起重视，结焦会直接造成锅炉内部产生热偏差问题，因此要做好吹灰管理工作。最后，提升对锅炉的改造力度，利用以下设备实施改造工作^[3]。其一，增加吹灰设备，对受热面加强清理；其二，增加锅炉的受热面积，在热管部分增加部分绝热材料，这样能够防止管屏在应用过程中出现超温问题；最后一点时对锅炉受热面积进行部分改造，能够进一步的降低氧化皮形成的几率，从而提升1000MW机组锅炉在运行中的安全性。

2.2避免氧化皮脱落发生阻塞问题

为了避免氧化皮脱落发生阻塞问题，应该对锅炉的启停过程的参数进行有效的控制。由于锅炉在短时间内会进行反复的启停工作，也会导致大量的氧化皮发生脱落问题。如果对启停过程进行优化，就能在一定程度上减轻氧化皮脱落的问题。一方面，可以增加旁路系统进行协助启动处理，可以有效的防止由于气温过高而发生氧化皮脱落的情况。其次，对锅炉的壁温进行实时动态监控，一旦发现受热面温度过高，或发生异常情况，应该立即进行问题处理。对于机组停止运行后的监管工作也要引起足够的重视，将降温速率控制在一定范围内，防止机组出现停运问题产生强制通风冷却现象，促使金属能够自然的进行降温，而不是快速的降温，这样能够确保氧化皮不会产生大规模脱落的问题。另一方面，为了减少氧化皮的生成，可以从化学的角度出发，去防止氧化的生成，采用镀铬的方法，其具有抗脱落的作用和效果。最后，还可以采用化学清洗的方法，整个清洗过程大约需要持续十二小时以上，在清洗过程中必须保证氧化皮融掉且没有残留物，在清洗完成后，再进行吹管工作，这样才能确保清洗工作达到最好的效果。上海某火电厂在1000MW超临界机组调试过程中严格执行制造商规定，并在各个阶段提出预防和治理手段，在机组投运三年来没有发生过氧化皮脱落、阻塞以及机组停运的事故

^[4]。

结束语：综上所述，对1000MW燃煤锅炉进行氧化皮预防和治理，对提升燃煤锅炉应用能力和氧化防治能力有着重要的意义和作用，也对火电发电厂的发展起着推动作用。同时，提出降低超温现象、避免氧化皮产生阻塞问题等方法和措施能够提升氧化皮防治水平，确保1000MW燃煤锅炉能够稳定正常的运行，降低安全事故发生概率，为社会经济的发展做出贡献。

参考文献：

[1]华毅,凌学武,王林,王义厢.亚临界机组锅炉氧化皮产生原因及预防措施[J].价值工程,2014,33(28):39-40.

[2]刘鸿国.新型耐热钢用于超超临界机组锅炉出现的问题分析及对策[J].电力建设,2012,33(02):56-59.

[3]刘青青.超临界机组防止锅炉氧化皮脱落运行措施[J].城市建设理论研究(电子版),2019(14):80.

[4]刘蓬旭,周顺文,张国伟.对锅炉高温管段产生氧化皮原因的分析和解决办法[J].锅炉制造,2012(06):23-24+27.