锅炉氧化皮堵塞后的运行处理方案浅析

程帆 宋波

摘 要：在电厂锅炉运行中，给水有除氧和加氧两种运行方式，无论哪种运行方式，都避免不了管材表面的氧化，假如这层氧化铁皮在锅炉启停及汽压波动时与原管壁剥离，则很有可能堵塞管道，造成通流不畅甚至断流，最终导致管道超温泄漏。本文就锅炉管道被氧化铁皮堵塞后的运行处理进行了总结和分析，提出了一些很实用的应对方法。

关键词：氧化铁皮 堵塞 运行处理

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0041-02

超临界机组锅炉不锈钢高温受热面材料投入运行后，管内壁在570℃以上高温水蒸汽作用下不可避免地生成氧化皮。正常运行情况下，在管壁内表面形成一层致密的氧化皮对管壁起到一定的保护作用，避免进一步氧化。但是，当氧化皮积累到一定厚度时，由于氧化皮膨胀系数与金属基材膨胀系数的不同，如在机组启、停过程中或运行中调整操作不当，造成高温受热面壁温急剧变化而产生的应力作用将可能导致氧化皮的大量剥落，引起管路通流堵塞而发生超温爆管；也可能随蒸汽进入主汽阀造成卡涩或进入汽轮机造成部件发生颗粒冲蚀。为了在运行中减缓新的氧化皮生成并避免氧化皮的大量非正常剥落，业内已经有一套较成熟的优化运行方式及操作方案，故本文不再累述，本文就氧化铁皮剥落堵塞后的在线处理进行了分析，并提出了一套可行方案。

1 氧化皮的成因

氧化皮的组成是氧化铁，是铁元素和氧元素结合的产物。但这氧是来自何处的氧？是空气中的氧、水中的溶解氧，还是水中的结合氧？

实际上，在很早以前就通过研究证实铁可以和水中的氧原子发生反应生成并放出氢，因此即使在无溶解氧的水中铁也会被氧化腐蚀。后来通过电子显微镜的观察，在20世纪70年代，德国的科学家又进一步证实了铁和水中氧原子反应的就位氧化过程。例如：在酸洗正常启动后的十几二十个小时，会发现一个现象，那就是蒸汽中的氢含量会随着温度达到额定进而达到峰值，随后逐渐降低，直至很低，这充分印证了铁和水中氧原子的就位氧化反应过程。

2 氧化皮的剥落

由于氧化铁皮与所附着的金属存在不同的机械特性，当温度、热负荷发生变化，热胀冷缩，氧化皮会与所附着的金属之间产生间隙，从而发生剥落。运行中氧化皮产生应力变化的主要因数：（1）温度骤降造成的应力变化；（2）热负荷突然变化，快速升负荷或者启机过程中的热冲击；（3）系统施加的其他外力；（4）三氧化二铁向四氧化三铁转变过程中产生的应力；（5）弯管由于内外径差别产生附加应力；（6）焊口的附加应力。

3 氧化皮剥落的危险点分析

（1）管道表面氧化皮剥落后会堵塞过热器管弯头，引起爆管。

（2）主机通流部件主汽阀本体（如阀杆、阀座、阀蝶、阀腔内等）的氧化皮剥落会卡涩主汽门。

（3）增加蒸汽和凝结水、给水中的铁含量，影响汽水品质。

（4）氧化皮剥落所产生的固体颗粒会造成汽机通流部分（如喷嘴、阀门和叶片）的侵蚀损坏，不仅影响机组经济性，还威胁安全性。

4 氧化铁皮堵塞后的运行在线处理办法

在氧化皮堵塞情况较轻的情况下，比较简单的操作处理方法是开堵塞点附近的疏水门泄压冲洗或者快速开启和关闭安全门利用压力的波动进行冲洗。

这里着重介绍以下两种运行处理方案。

4.1 快速升降负荷，利用压力的扰动进行冲洗

以华润电力600MW直流炉事故现象为例进行说明，屏过有一个测点温度異常，温度高达620℃，比临近测点高出200℃还多，怀疑氧化铁皮堵塞。锅炉初始参数：负荷370MW，主汽温：460℃，再热汽温520℃，ABC三台制粉系统运行。

快速升降负荷冲洗的操作过程如下：首先调整燃油压力正常后投入B层油枪（投燃油是一方面是为了燃烧稳定，另一方面是为了在增加锅炉热负荷时优先增加下层燃烧系统的出力，避免上层燃烧系统出力加大导致屏过进一步严重超温），提升一次风压（8.6KPA至9.4KPA）并逐步加给水，将负荷升至420MW。待参数平稳后，将汽机主控解手动，大幅度手动置数调整调节器指令值（70%～85%），利用调门的大幅度开关来冲洗，（此时负荷波动-50MW至+50MW，压力波动-4MPA至+4MPA），冲洗结束后注意及时关小汽机调门开度，补充燃料，避免因锅炉蓄热大量释放导致主汽参数大幅度降低，待参数回到初始值后可进行下一次冲洗。

此次升降负荷冲洗在经历3轮以后，壁温堵塞点的超温趋势出现拐点，并逐步向周围管壁壁温趋势靠近，到最后基本一致。

一般而言，在锅炉压力瞬间大幅度扰动下，氧化皮堵塞点会出现松动甚至破碎的现象，若超温现象得到极大改善，那就说明堵塞氧化铁皮已被成功吹出。

4.2 停机不停炉利用高低压旁路进行大流量冲洗的操作方法

（1）机组初始状态：ABC三台磨运行，两台汽泵运行。（2）机组减负荷至360MW，小机A汽源由本机四抽切至临机辅汽。（3）机组负荷降至300MW，并入电泵退出汽泵A，汽泵A降至3000r/min，关闭出口电动阀，备用。（4）停运磨煤机C，机组继续降负荷。（5）负荷240MW，启动炉水泵运行，锅炉转湿态运行。（6）机组负荷220MW，投入A层油枪助燃，继续降低机组负荷，吹空磨煤机B，B磨旋转备用。（7）机组负荷降至200MW以下，退出高、低加汽侧运行，切换除氧器汽源至临机辅汽。（8）退出汽泵B运行，单独电泵运行。（9）强制高、低旁跳闸条件及给煤机停运延时跳闸磨煤机条件及磨煤机分离器出口温度高跳闸磨煤机条件。强制机组负荷大于90MW，汽机打闸联锁MFT条件。（10）保留A磨运行，机组负荷降至100MW以下，开启高、低旁管道疏水，进行暖管。（11）汽轮机油泵启动，开启高、低旁减温水，及低旁三级减温水。开启低旁至20%开度，提高凝结水压力至凝泵转速提至工频转速，汽轮机打闸，检查发电机联跳，联锁动作正常，随汽轮机转速下降调整密封油压力，转速到零，投入盘车。（12）汽机打闸，主汽阀及调阀关闭的同时，迅速开启低旁，同时根据主汽压力开启高旁，检查减温水投入，检查VV阀联开。（13）吹扫步骤：①关闭高旁至20%开度，主汽压力开始上涨至15～16MPa，注意炉水泵出口调阀及锅炉主给水旁路阀状况，防止因压力高开启，否则降低主汽压力进行吹扫。②迅速开启高旁至80%进行大流量吹扫。③单次吹扫20min左右，反复吹扫5～6次。④吹扫期间注意凝结水电导率变化情况及凝结水精处理前置过滤器差压变化情况及锅炉金属温度变化情况，以确认吹扫效果。

华润电力（常熟）2号机组的屏过超温现象在经历停机不停炉6次冲洗后得到明显改善，壁温改善最明显的节点是在B磨吹空、燃烧大幅度减弱时，此后的反复冲洗避免了氧化铁皮继续沉积的可能，也保障了后续的运行安全，而后续连续数月的安全运行也证明了此次事故处理的正确有效。

5 结语

本文将理论联系实际，对目前启停机及运行过程中的氧化铁皮脱落进行了深入的分析，提出了一些处理氧化铁皮脱落的观点和看法，以期对其他电厂提供一些借鉴意义。

参考文献

[1] 徐巧生，张辉涛.600MW超临界锅炉屏式过热器爆管原因分析[J].江苏电机工程，2012（5）：72-75.

[2] 马少超，葛福艳.锅炉吹管措施探析[J].中国科技纵横，2011（10）：34.

[3] 王斌.火力发电厂项目冲管措施[J].城市建设理论研究：电子版，2012（32）.