超臨界機組氧化皮脫落防治的運行策略

唐文杰

摘要：近年來我國電力行業(yè)保持了高速發(fā)展態(tài)勢，電力設(shè)備設(shè)計與制造水平不斷提高，越來越多的超臨界與超超臨界機組投入運行，逐漸替代了傳統(tǒng)低參數(shù)機組，這也使我國電力生產(chǎn)效率得到明顯提高，機組發(fā)電能耗持續(xù)降低，機組經(jīng)濟性得到了充分保障。與此同時，超臨界機組由于汽水壓力和溫度都在持續(xù)提升，這也對鍋爐材料及鍋爐運行水平提出了更高要求。鍋爐受熱面在高溫高壓條件下，鋼管與水冷壁之間發(fā)生了更高的發(fā)硬速率，特別是高溫受熱面很容易在管內(nèi)形成氧化皮，而升降符合階段氧化皮很容易因速率控制不當出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，這不僅僅會導(dǎo)致受熱面彎管處容易出現(xiàn)堵塞，進而導(dǎo)致爆管，同時也可能會對汽輪機和電機等設(shè)備產(chǎn)生不良影響。本文基于氧化皮形成原因及異常脫落原因提出防治運行策略，為超臨界機組的運行提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：超臨界鍋爐;氧化皮;生成;脫落;防治;運行策略

超臨界及超超臨界機組具有參數(shù)較高、鍋爐材料特殊等特點，這也使得氧化皮生成與脫落的幾率大大增加，我們在長期運行過程中對氧化皮控制的運行控制策略進行了總結(jié)，同時借鑒制造企業(yè)與其它電廠的相關(guān)運行規(guī)范總結(jié)了一套行之有效的運行控制策略。氧化皮生成速率控制能夠有效降低氧化皮的生成速度，避免氧化皮在短時間內(nèi)大量生成，通過前文分析我們能夠確定氧化皮生成速率的最根本影響因素是水質(zhì)、啟停過程、負荷升降等幾個方面：

1 給水品質(zhì)控制

目前我國大部分超臨界機組均為引進技術(shù)，根據(jù)設(shè)計與制造企業(yè)的鍋爐說明書來看，鍋爐給水品質(zhì)控制具有非常嚴格的要求，PH值、溶解氧、電導(dǎo)率等等因素均會對鍋爐的氧化皮生成產(chǎn)生根本性影響，因此在運行過程中應(yīng)該嚴格按照設(shè)計要求控制水質(zhì)。鍋爐水處理能夠有效保證鍋爐水質(zhì)達到要求，氧化皮生成的最終原因是鍋爐內(nèi)水蒸汽與鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)，鍋爐給水的PH值、氧濃度、導(dǎo)電率等因素都會對氧化皮生成產(chǎn)生根本性影響。因此我們要嚴格控制給水品質(zhì)，按照設(shè)計要求進行給水控制，定期對給水品質(zhì)進行化驗，嚴格避免水質(zhì)不合格現(xiàn)象發(fā)生。

2 鍋爐啟動期間的運行控制

1）鍋爐上水溫度與管子溫度之間差異要盡量減小，控制給水溫度在20至80℃之間開始上水，同時避免環(huán)境溫度低于5℃。在上水初期利用旁路調(diào)門對上水速度進行控制，確保速率保持在5%BMCR左右。鍋爐上水期間要進行冷態(tài)沖洗，同時提升除氧器水溫，注意溫度提升速度不超過20℃/h，對沖洗后的水質(zhì)進行化驗，確保水質(zhì)合格后開始點火。

2）利用爐水循環(huán)泵進行沖洗，控制鍋爐水質(zhì)的鐵離子含量，當水質(zhì)化驗結(jié)果顯示鐵離子含量<100 ug/L，同時PH值控制在9.2至9.5之間后，鍋爐水沖洗達到合格標準后則說明冷態(tài)沖洗已經(jīng)完成，鍋爐具備了沖轉(zhuǎn)條件。

3）機組在升壓過程中運行人員要密切關(guān)注爐膛出口的煙溫，煙溫升溫速率要控制在2℃/min之內(nèi)，避免煙溫溫升過快影響到受熱面的壁溫變化情況。同時運行人員要嚴格控制升溫升壓速率，貯水箱內(nèi)外壁溫度變化情況，特別是要重點關(guān)注各級受熱面的溫升情況，嚴格遵照溫升不超過0.7℃/min的控制要求，如果壁溫升溫速率超過了這個標準則要及時減少燃料投入，有效控制壁溫升溫速率。

4）鍋爐啟動初期即單臺磨運行時要盡量避免減溫水的投入，如果遇到特殊情況必須投入減溫水時要采取手動控制的方式投入減溫水，同時控制減溫水的投入量與開度控制速率。這能夠有效避免因減溫水調(diào)節(jié)幅度過大或流量調(diào)節(jié)過大而出現(xiàn)受熱面壁溫波動過大的情況，減溫水控制能夠有效減少氧化皮脫落現(xiàn)象出現(xiàn)。

5）制粉系統(tǒng)的異常波動很容易導(dǎo)致鍋爐汽溫、壓力和壁溫等參數(shù)受到煤量變化出現(xiàn)異常波動，這種快速變化會導(dǎo)致鍋爐升溫和升壓速率受到明顯影響，因此運行人員一方面要進行重點監(jiān)控，檢修人員要對制粉系統(tǒng)展開重點巡查，另一方面則要及時控制油槍的投入和退出，確保鍋爐熱負荷保持整體穩(wěn)定。

6）機組在并網(wǎng)后要嚴格按照運行規(guī)程所提供的曲線進行溫度壓力控制和升負荷控制，同時繼續(xù)保持對壁溫升溫速率的控制，負荷的升降速率要注意在50%BMCR以下時控制在0.3% BMCR/min以內(nèi)，超過50%BMCR以后控制在0.5% BMCR/min以內(nèi)，逐漸調(diào)節(jié)主汽溫度和再熱器溫度，機組負荷穩(wěn)定后再提升主再熱汽溫至額定值。

3 鍋爐正常運行階段的氧化皮生成控制

1）有效控制統(tǒng)一受熱面的管壁溫度差。鍋爐在運行過程中的管壁間如果存在較大溫差在說明管子的受熱并不均勻，這很容易導(dǎo)致部分管子內(nèi)出現(xiàn)氧化皮，因此運行人員要通過燃燒側(cè)的燃燒調(diào)整對壁溫差進行控制，盡量保證所有管子均勻受熱。

2）嚴格控制負荷升降速率。機組在投入正式運行后會經(jīng)常面對負荷變化需求，而機組負荷變化要嚴格遵照相關(guān)運行要求，即50%BMCR以上的機組符合升降速率在1.5%BMCR/min以內(nèi)，50%BMCR以下的機組負荷升降速率在1%BMCR/min以內(nèi)，這能夠有效避免負荷升降速率過快所導(dǎo)致的氧化皮生成。

3）盡量減少減溫水使用。鍋爐減溫水的投入會導(dǎo)致鍋爐受熱面在短時間受到低溫沖擊，導(dǎo)致管內(nèi)氧化皮生成的風險增加，因此在常規(guī)運行狀態(tài)下要盡量減少減溫水使用，盡量通過風門、煙氣擋板、擺角等方式對溫度進行調(diào)節(jié)，在其它調(diào)整手段用盡或緊急事故時再投入減溫水，同時每一級減溫水的投入量不超過當前負荷下主蒸汽流量的3%。

4）關(guān)注壁溫情況，重點調(diào)節(jié)壁溫。鍋爐受熱面壁溫的變化應(yīng)該成為運行人員控制調(diào)整時關(guān)注的重點，盡量降低火焰中心，避免受熱面壁溫超溫現(xiàn)象，同時要控制過熱器壁溫、再熱器壁溫的最高點與最低點之間的差距，盡量保持在30℃以內(nèi)，減少溫度偏差對氧化皮生成產(chǎn)生的影響。

4 氧化皮脫落的控制策略

1）避免負荷波動過大。鍋爐受熱面的管壁內(nèi)側(cè)附著的氧化皮本身熱膨脹率較小，遠低于管子本身的熱膨脹率，當負荷波動幅度較大時，氧化皮很容易從管內(nèi)脫落，進而導(dǎo)致氧化皮在管子內(nèi)部特別是彎頭等區(qū)域聚集，導(dǎo)致管內(nèi)工質(zhì)流動不暢，引發(fā)爆管問題。因此運行人員要對機組的負荷波動保持重點關(guān)注，嚴格按照機組運行要求控制負荷升降速率。

2）有效控制汽溫變化

鍋爐汽溫在500至600℃之間時的溫度突變很容易導(dǎo)致氧化皮大量脫落，因此在此溫度范圍內(nèi)要注意控制汽溫，避免汽溫出現(xiàn)異常波動而導(dǎo)致氧化皮大量脫落。同時也要盡量減少使用減溫水，減溫水的噴水量及噴水周期變化都會導(dǎo)致氧化皮脫落增加。

3）注意鍋爐啟動與停爐速度

鍋爐在啟動和停爐期間的溫度變化不僅僅會對鍋爐本身造成一定影響，更會導(dǎo)致受熱面內(nèi)出現(xiàn)氧化皮脫落。因此啟動與停機時都要嚴格按照控制要求維持速率變化的穩(wěn)定性，盡量采用自然冷卻方式，因故障停機時要在通風10分鐘后立刻進行燜爐，燜爐時間要至少達到4小時。

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