超临界锅炉末级过热器升级改造前后性能评估及氧化皮控制措施

总结出氧化膜应力随时间在不同阶段的变化规律而变化，如图15所示，在初始阶段由于内部相变等因素会造成一定的张应力，随着氧化过程不断进行，在温度不变时主要受生长应力的作用，当温度发生变化时热应力便成为主导应力，并一直伴随着机械应力的作用。

5 末级过热器和末级再热器改造后氧化皮的控制措施和建议

从以上分析可知，氧化皮的生成是不可避免的，需采取可靠措施，针对超临界锅炉的氧化皮控制，从机组启动、运行、停炉过程和停运期间，采取下列控制原则，减少氧化皮脱落量。

5.1 在锅炉启动过程中控制氧化皮剥落措施

关键是合理控制炉内管壁升温速度，减少炉管扰动，防止氧化皮的剥落。

5.1.1 机组冷态启动前

a.锅炉进水前，锅炉点火前水温尽可能提高至100℃及以上，接近设计要求的111℃。

b.锅炉水质必须符合要求。当分离器出口含铁量Fe<50ug/L时，方可允许锅炉点火。

5.1.2 锅炉冷态点火和升温升压

a.锅炉点火后高旁应尽快开大至30%以上（低旁与之相配合），增加蒸汽通流量，操作过程应控制汽温、汽压变化率符合要求。

b.升温速率按小于1.3℃/min控制，升压速率0.05-0.15MPa/min之间。

c.宜采用大油枪暧炉1小时后再启动磨煤机增投燃料量，启动磨过程应控制总燃料量不变或略增（退油枪方式），保证此期间温升率不大于1.8℃/min。

d.机组负荷低于210MW以下时，以燃烧调整为主要控温手段，禁用过热器及再热器减温水。

e.机组并网后，90MW前加负荷速率≯3MW/min，90MW至240MW加负荷速率≯6MW/min。并网后增加燃料量时，应注意汽温，烟温的变化要稳定，防止温度、压力急剧变化引起氧化皮的大量脱落。

5.2 锅炉启动后尽快将受热面管内残存的氧化皮清除

大蒸汽流量清除氧化皮：

（1）机组并网后，避免长时间停留在低负荷区间，应设法将负荷升至500MW以上，并保持负荷稳定、煤种稳定、汽温/汽压稳定以及不进行影响锅炉燃烧稳定的操作，持续时间至少一周，目的是通过大蒸汽流量带走启动过程可能剥落的少量氧化皮，并尽量避免机组负荷变动和与炉膛热工况大幅度扰动的有关操作，防止在管内残存的氧化皮未清除的情况下新的氧化皮脱落。

（2）对于氧化皮剥落不是特别严重的电站锅炉，可以利用机组旁路系统进行吹扫，但蒸汽吹扫不一定能够清理干净，也可能造成个别锅炉管内氧化皮大量剥落堆积堵塞炉管。

（3）从凝汽器水质含铁量的变化和凝泵入口滤网压差、给水泵入口滤网差压的变化来判断氧化皮的脱落情况。

5.3 锅炉运行过程中减缓氧化皮生成措施

机组正常运行因管壁温度超温、蒸汽含氧量超标等会使氧化皮生成速度加快。

5.3.1 控制汽侧氧含量

炉给水加氧量控制在尽可能控制在10ug/l以下，PH值控制在9.2-9.5，电导控制≯4us/cm，并参考图16所示给水PH、SC、DO关系进行控制。

5.3.2 严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温运行

（1）由于受热面可能存在较大的热偏差，受热面蒸汽温度的控制要服从金属温度，金属温度超温要视情况降低蒸汽温度运行。

a.对于已经加装了炉内受热面壁温测量装置的锅炉，应将TP347H等18-8系列粗晶奥氏体不锈钢锅炉管壁厚中央的运行温度严格控制在630℃以下。

b.对于暂时还没有加装炉内受热面壁温测量装置的锅炉，设定受热面超温预警和报警温度值时，应充分考虑炉外壁温测点所测温度低于炉内管壁实际金属温度以及炉膛内热偏差等因素的影响。

c.在运行中发现金属温度超过允许值，通过降低蒸汽温度和运行方式调整以及蒸汽吹灰无效要考虑降低机组的负荷运行；当出现金属温度普遍超温经调整无效，应选取降负荷等处理方法；任何时候不允许蒸汽参数和受热面金属温度长时间超过允许值运行。

（2）加强受热面的热偏差监视和调整，防止受热面局部超温。

a.在锅炉运行中过热器出口蒸汽温度左右偏差不超过10℃，屏式过热器出口蒸汽温度左右偏差不超过20℃，在热器出口蒸汽温度左右偏差不超过10℃，并且在运行中按照温度高点控制蒸汽温度，锅炉水平烟道转向室左右侧烟温差不大于35℃。

b.在运行中发现受热面蒸汽和金属温度偏差大要积极查找原因进行处理。检查两侧送、引风机出力是否合适，各层二次风挡板和SOFA风挡板实际开度是否一致且足够，检查烟道两侧的烟温偏差，水冷壁两侧金属温度偏差，以及受热面的金属温度分布分析炉膛的热工况是否均匀。

c.充分利用锅炉PSSS系统，尽可能控制吸热偏差Kr系数在1.15～1.25，且保证Kr系数最高点在左侧屏而不在中间屏。

（3）尽量抑制受热面温度周期性波动和温度变化速率，减缓氧化皮剥落。

a.不断完善热工自动控制系统，对机组协调系统的逻辑进一步进行优化，对给水、一、二级减温水、再热器温度自动、负荷控制逻辑不断进行改进，降低系统温度的周期性波动幅度和速率。

b.在机组运行中，正常升、降负荷速率不超过9MW/min，在300-600MW负荷区间内升、降负荷要维持屏式过热器、高温过热器、再热器出口蒸汽温度额定，如由于升降负荷的扰动造成上述温度的波动率超过20℃/5min，要适当降低机组的升、降负荷速率或暂停升降负荷，待温度调整稳定后继续进行负荷变动操作。

（4）对流受热面吸热偏差控制参考措施

a.燃烧器摆角不上摆，能减少炉膛出口烟温差。

b.反切位置的SOFA风门开大降低壁温有明显效果且会减小低温再热器入口烟温偏差。

c.在二次风门开度在300MW负荷以上时，开度不低于20%，250MW时，不低于15%，防止缺氧不利燃烧稳定。二次风门开度很小时同层二次风量分配均匀性变差，火焰中心极易偏斜，低负荷时，尽可能减小停运磨的风量。

d.严格控制过、再热器减温水用量，尽可能做到不使用减温水，用中间点温度来控制主汽温，减小减温水用量，不允许出现减温水用量大且中间点温度在正偏置的情况。

e.按规定吹灰以保证炉膛受热面的清洁，防止因受热面结焦而减小炉膛吸热比例。

f.当末级过热器吸热偏差Kr大于1.25，经开大SOFA风门效果不大时，应采取低位磨或错层磨运行方式，应避免高位磨运行方式。

5.4 锅炉停炉过程中的预防和控制措施

（1）在机组调停过程中，应控制主再汽温温降小于1.3℃/min，压降不大于0.1～0.2MPa/min。

（2）滑参数停机。机组一般不采用滑参数停机，如确有检修需要，则降负荷过程中主汽、再热蒸汽温降率按1℃/min控制，主汽、再热汽温度炉侧不低于420℃，滑停过程汽温控制以降低燃料为主要手段，减温水的使用要适当，在整个滑停过程中减温水使用量不得超过蒸汽流量的10%，减温器后过热度不低于50℃。

（3）在停炉操作过程中，燃料量的控制要求相对稳定，不允许大幅度变化，特别是进行停运磨煤机操作时。

（4）锅炉熄火经过通风吹扫5分钟后，及时停运行锅炉吸送风机，关闭各风门挡板，若无要求则保持锅炉闷炉状态。如需启动风机强制冷，加快冷却速率，强制通风前锅炉闷炉时间不少于24小时，自然通风时间不少于8小时，同时炉放水完毕前不进行锅炉的自然通风工作。

（5）停炉保养要求：每次停炉超过3天时原则上采取热炉放水及真空法干燥炉管，如系炉管泄漏造成停运，则进行只热炉放水，不进行抽真空干燥。

6 结束语

（1）末级过热器在改造前，材质为TP347H的末级过热器管样晶粒度不均匀，局部视场的晶粒度接近GB 5310-2008中对与TP347H近似钢号07Cr18Ni11Nb要求的下限值；末过从左侧第9～15屏吸热偏差最大，宽度吸热偏差系数接近1.25，该区域运行壁温较高；末过左侧5～15屏及左侧45 ～75屏吸热较强，呈现双驼峰现象，总体温度偏差较大；末再吸热偏差相对较小，宽度吸热偏差系数最大为1.16；末再左侧3～8屏及19～29屏吸热较强，也呈现双驼峰现象；末过壁温最高为600℃左右，末再壁温最高已超过610℃，这些温度相对于原来采用的SA213 T23，T91、TP347H 材料，抗氧化能力已不能满足使用要求。

（2）末级过热器在改造后，材质为TP347HFG的末级过热器新管的显微组织、晶粒度、力学性能和抗晶间腐蚀性能均合格；末过从左侧第6～8屏及左侧44～50屏吸热偏差最大，宽度吸热偏差系数最大为1.23，这两个区域运行壁温较高；末过左侧5～15屏及左侧44 ～51屏吸热较强，呈现双驼峰现象，总体温度偏差较大；末再吸热偏差相对较小，宽度吸热偏差系数最大为1.18；末再左侧2～6屏及19～29屏吸热较强，也呈现双驼峰现象；末过壁温最高已超过600℃，末再壁温最高已超过630℃，存在超温运行的现象。

（3）超临界机组高温受热面蒸汽侧氧化皮的产生与剥落是不可避免的，文章针对氧化皮的产生、剥落机理及影响因素进行了全面分析，从启动、运行、停炉、保养等环节提出了氧化皮的控制措施和建议，减少了锅炉高温受热面因氧化皮大面积剥落而爆管次数，对实际运行过程有较好指导意义。

参考文献

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[5]李一飞，修振平，等.控制锅炉氧化皮生成和防止氧化皮脱落措施[Z].华电福建可门公司技术措施.

作者简介：李一飞（1974，11-），男，汉族，福建省莆田市人，本科学历，工程师，单位：福建华电电力工程公司；研究方向：电厂热能动力。

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