1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治

刘浩

摘 要：随着用电量需求的不断增大，在火力发电厂中1000MW燃煤锅炉的使用越来越多，高性能的锅炉在材料的使用上更加苛刻，在运行时要求金属具有更强的性能，以保证锅炉在高负荷或超负荷运行时不会因为超温等原因造成设备的损坏。鉴于此，本论文对氧化皮的防治进行研究，通过阐述1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治内容，提出了降低超温状态、防止氧化皮造成阻塞情况等策略，旨在不断提升现今1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治水平。

关键词：1000MW；燃煤锅炉；氧化皮；防治

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0187-01

随着我国经济的快速增长，工业化发展也越来越迅速。在环境保护的要求下要不断提升大容量机组的应用，但我国的火力发电厂由于应用范围较广、应用途径较多等特点，在其应用中经常会出现诸多问题，尤其是氧化皮的难题。因此，1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治成为现今较热的话题，如何对其进行应用分析，成为了1000MW燃煤锅炉运行、检修人员必须考虑的问题。

1 氧化皮的概述

1.1 氧化皮的内涵

早在1929年，德国的科学家通过实验研究发现，金属在高温的水中会发生氧化的现象。而氧化金属的氧气并不是来源与水中的溶解氧，而是来源与水汽的结合氧。化学家通过化学分子式，也充分地证明了这一点。

3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2

通过上述的方程式能够看出，随着时间的推移，在蒸汽中的氢气的含量会大幅的减小，此时会在金属的表面形成一层致密的氧化膜。氧化皮自动脱落的条件有两个：（1）氧化皮达到一定厚度（临界值）；（2）母材基体与氧化膜层间应力达到临界值。随着金属的冷热的交替，会导致金属的应力不停的进行循环；由于负荷变化范围较大，导致金属管壁的温度变化幅度也较大，因此在氧化皮的厚度达到一定的临界值，就会造成金属氧化膜的剥落。

1.2 影响氧化皮剥落的原因

ΔTC——受压应力作用的氧化皮产生剥落的临界温度降幅；

εEωx——氧化皮的厚度以及杨氏模量；

αm——金属的线性热膨胀系数；

αox——氧化皮的线性热膨胀系数；

Vox——泊桑比；

γF——界面间断裂能。

通过公式的显示，我们能够看出影响氧化皮剥落的原因，通过以上原因的分析，找出解决问题的途径。

1.3 氧化皮的危害

当前，氧化皮所产生以及剥离对机组所产生的危害主要有以下几个方面：（1）氧化皮剥离会对锅炉的受热面造成升温，其高温造成超温爆管等现象发生，威胁锅炉的安全运行；（2）氧化皮剥离产生的固体侵蚀颗粒物对汽轮机通流部分造成阻塞，并对喷嘴和叶片造成一定程度的损害；（3）氧化皮容易造成主汽门、调门卡涩，并对汽轮机的安全运行造成很大的威胁；（4）氧化皮的剥离会在一定程度上污染汽水品质。

2 1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治

1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治主要分为两大方面：一是降低超温状态；二是防止剥落的氧化皮造成阻塞的情况。

2.1 降低超温状态

通过上述公式的分析，控制金属的超温，就能够有效的减小氧化皮的生成。具体的实施策略主要分为以下几个方面：

（1）调整锅炉的温度在额定值范围之内。首先要保证机组在运行工况下，尤其是处于启动或低负荷工况，要保证锅炉内部有足够质量的流速，这是减少超临界压力下氧化皮剥离的重要手段之一。其次，为了解决热负荷过高，或者类膜态沸腾现象发生，将辐射区的水冷壁的出口溫度进行调低，要低于其压力对应的温度水平。再次，做好锅炉的防结焦工作，结焦会导致锅炉内部产生热偏差，在日常的运行中就要加强吹灰的管理工作。最后，加强机组的水冷壁金属温度的控制，防止启停制粉系统、工况扰动造成受热面超温。（2）加强对锅炉的改造。可以通过对锅炉以下设备进行改造工作：增加吹灰器，加强对受热面的清理工作；增加锅炉的受热面积：在热管部分增加部分绝热材料，以确保管屏在使用中防止超温现象的发生；对锅炉的受热面积进行部分改造等都能够在一定程度上降低氧化皮的形成，在一定程度上加强了1000MW燃煤锅炉的运行安全。

2.2 防止氧化皮造成阻塞情况

防止氧化皮造成阻塞情况的方式主要有以下几种方法：

（1）加强对锅炉启停过程中的参数的控制。锅炉短期内进行重复的启停工作，会使氧化皮大规模的剥离，通过优化启停过程，能够减少氧化皮的剥落情况。增加旁路系统协助启动，能够有效的减少锅炉蒸汽中的固体颗粒对汽轮机的影响；这种旁路系统，也有利于加强对主体参数的控制，防止气温变化过大而造成的氧化皮的脱落的情况发生。另外控制金属的温度变化率不超过1.5℃，防止温度骤变造成氧化皮的脱落。（2）加强对锅炉壁温的监视调整。首先，运行人员要加强对受热面温度的监管，一旦发生异常要及时进行调整。其次，吹灰是造成锅炉受热不均的主要原因，但是在锅炉的运行中却一直得不到重视，所以要制定相应的吹灰计划，防止由于吹灰堆积造成的受热不均衡的情况出现。再次，加强对各个燃烧器的日常检查与维护，通过检查人员观察燃烧器中的燃烧情况，对燃烧不好的区域进行燃烧调整。最后，应加强对机组停运后的监视工作，降温速率在可控的范围内，不能够出现机组停运强制通风冷却现象的出现，要让金属进行自然地降温，杜绝温度的快速下降，保证不引起氧化皮的大量脱落。（3）防止氧化皮的脱落。防止氧化皮的脱落可以从以下几个方面进行解决：1）设备的安装方面。通过选用耐氧化的金属合金，能够有效的减少氧化皮的生成；加强对设备中脱落的氧化皮以及杂物的清理，时刻保持着设备内部或者管道的畅通。2）加强金属表面的处理。加强金属表面的处理主要可以从两个方面进行管理。一是镀铬方法，能够从化学的角度有效的抑制氧化的生成，而且镀铬具有抗剥落的效果，能够持续的始终保护同一状态。二是喷丸处理方法，也是利用化学反应，能够抑制金属表面氧化物的生成，从根本上解决氧化皮的生成。3）化学清洗。对锅炉进行化学清洗，这个清洗的过程能够持续12个小时左右，在清洗中必须保证氧化皮的融掉，保证没有残留物的残留，在清洗结束后，需要对设备进行吹管工作，以保证清洗能够达到最佳的效果。

3 结语

1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治在增强1000MW燃煤锅炉应用能力、促进氧化皮的防治能力的发展上有着积极的作用，对于我国火电发电厂的发展也至关重要。在此过程中，降低超温状态、防止氧化皮造成阻塞情况等策略的提出，能够提升1000MW燃煤锅炉氧化皮的防治的能力，保证1000MW燃煤锅炉在正常工作能够持续正常的进行下去，避免出现重大的安全事故，为国民经济的发展贡献出自己的一份宝贵力量。

参考文献

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