1030MW超超临界锅炉高温受热面氧化皮大量生成及脱落的原因分析.pdf

第 2期 2 0 1 4年 3月 锅炉制造 B0I LER MANUFACTURI NG No ． 2 Ma r ． 2 01 4 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 4 0 2 0 0 3 7 0 4 1 0 3 0 MW 超超临界锅炉高温受热面氧化皮 大量 生成及脱落 的原 因分析 肖芝林 ， 陈 辉 华能金陵发电有限公司， 江苏 南京 2 1 0 0 3 4 摘要 本文借助某 1 0 3 0 MW 超超临界锅炉的生产实践， 对高温受热面的爆管、 脱落氧化皮形貌及能谱分析、 氧化皮生成及脱落原因等方面的内容进行了详细阐述， 本文对探索超 超 临界锅炉高温受热面氧化皮生成 机理、 氧化皮的生成和脱落的控制具有借鉴作用。 关键词 氧化皮 ； 超超临界锅炉； 高温受热面； 爆管 中图分类号 T K 2 1 2 ． 4 文献标识码 A An a l y s i s o f 1 0 3 0 M W Ul t r a s u p e r c r i t i c a l Bo i l e r Hi g h Te mp e r a t u r e He a t i n g S u r f a c e Ox i d e S k i n Fo r m a t i o n a nd Lo s s Ca u s e s Xi a o Zh i l i n， C h e n Hu i H u a n e n g N a n j i n g J i n l i n g p o w e r g e n e r a t i o n C o ． ， L t d ． ， N a n j i n g 2 1 0 0 3 4 C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， b y me a n s o f a 1 0 3 0 MW u l t r as u p e r c r i t i c a l b o i l e r p r o d u c t i o n p r a c t i c e， t h e b u r s t p i p e ， s h e d d i n g s c a l e mo r p h o l o g y a n d e n e r gy s p e c t r u m a n a l y s i s ， o x i d e s k i n f o r ma t i o o a n d s h e d d i n g c a u s e s a r e d e s c ri b e d i n d e t a i l i n h i g ht e mp e r a t u r e h e a t i n g s u r f a c e ， t h i s p a p e r e x p l o r e t h e u l t r a s u p e r c r i t i c a l b o i l e r wi t h r e f e r e n c e t o t he f o r ma t i o n me c h a n i s m ， t he s k i n s ur f a c e o x y g e n h i g h t e m pe r a t u r e o x i d a t i o n s k i n o f t he g e n e r a t i o n a n d s he dd i ng c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s o x i d e s k i n ； u l t r as u p e r c r i t i c a l b o i l e r ； h i g ht e mp e r a t u r e s u r f a c e ； t u b e b u r s t 1 概 述 随着超 超 临界燃煤发电机组的大量投产， 锅炉高温受热面蒸汽通道氧化皮问题成为锅炉爆 管的主要原因之一 ， 同时也带来了传热恶化、 汽轮 机固体颗粒侵蚀、 汽门卡涩、 叶片损坏等诸多问 题 ， 成为大容量发 电机组 长期安全、 稳定 、 经济运 行的极大困扰和障碍 J 。所以对于发电厂的管 理和工程技术人员而言， 充分认识氧化皮的生成 机理和剥落特性 ， 并从运行 、 检测和维护、 检修等 方面采取有效措施 ， 降低氧化皮造成的损害 ， 已经 成为提升机组管理水平的当务之急。 2 华能金陵电厂锅炉及其高温管材 介绍 华能金陵电厂锅炉为超超临界变压运行直流 收稿 日期 2 0 1 31 21 5 作者简介 肖芝林 1 9 5 9 一 ， 男， 江苏南通人， 高级技师， 华能南京金陵发电有限公司副总工程师， 主要从事燃煤机组运行管理及相关 技术研 究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 锅炉制造 第 2 4 4期 锅炉， 是 由引进技术制造的超超临界变压运行直 流锅炉 ， 一次 中间再热 ， 单炉膛 、 采用 n型布置 、 MA C T燃烧技术和低 N O X P M主燃烧器 、 反 向双 切 圆燃烧方式。水冷壁采用 内螺纹管垂直上升膜 式水冷壁、 炉水循环泵启 动。炉膛采采用露天布 置、 全悬 吊结构 、 固态排渣 、 全钢构架 、 平衡通风。 华能金陵电厂高温材质使用部位及其允许温度如 表 1 所示。 各高温受热面设计温度 B MC R工 况 参数 如表 2所示 。 表 1 华能金陵电厂高温材质使用及温限情况 S A一2 1 3 T P 3 1 0 H C b N V 6 4 7 6 7 0 7 3 0 A一2 1 3 S 3 0 4 3 2 V 6 0 5～ 6 8 8 7 0 0 ／ 7 3 0 S A一2 1 3 T P 3 4 7 H V 5 8 3～ 6 1 3 7 0 0 s A一2 1 3 q 91 V V 6 1 9 6 3 5 1 2C r l Mo VG 5 0 9 5 5 7 5 8 0 1 5 C r Mo G V V 4 9 3 5 2 7 5 5 0 3 华能金陵电厂} } 2炉氧化皮大量脱 落经过及原 因分析 2 0 1 2年 1 2月 2 4 日1 4时 2 0分 ， 华能金陵电 厂 2 锅炉确认炉管泄漏 ， 停机后进入炉 内检查发 现 四过 B侧往 A侧 炉左往炉右数 ， 以下 同 第 8屏进 口段第 1 3根管 炉前往炉后数 ， 以下简称 8 1 3管 爆 口 管材为 T P 3 4 7 ， 规格为 4 ． 5 7 ． 5 mm ， 爆 口位置位于顶棚下方约 1 0 ． 2米处 ， 爆 口管甩出至四过第 3屏出口段的第 1 3根管 以 下简 称 3一l 3管 ， 管 材 为 S u p e r 3 0 4 H， 规 格 为 4 ． 59 m m， 见 图 1 ， 进 口 81 3管爆 口将出 口第 31 3根管 吹爆 ， 并使第 31 3根管 出列至 第 4屏 的第 1 4根管处 见图 1 。因进 口 81 3 管爆 口造成吹损 、 碰伤该 区域共计 2 3根管 ， 抢修 中均已更换 ， 并确定始爆管为 81 3管。 经检 测 ， 爆 口距 离 下 方 焊 15 T P 3 4 7 ／ S u p s ． e r 3 0 4对接焊口 约 1 8 mm， 呈喇叭状 ， 爆 口横向最 大宽度约 1 0 0 m m、 纵 向长度 9 5 m m； 爆 口边缘无 明显减薄 ， 爆 口纵 向延伸裂纹约 2 3 0 m m， 爆 口背 面同样有约 2 2 5 mm长裂纹 ， 属脆性 断裂 ， 爆 口形 状见图 2 ； 经过西安热工院对爆管管样分析 ， 判断 为超温蠕变失效 。 图 1 爆管 区域照片 停炉通风冷却后继续 检测 发现 B侧集箱对 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 0 锅炉制造 总第2 4 4期 次风管道中， 锅炉二次风压根据不同的负荷来进 行控制。在调整二次风压的过程中， 注意给煤线 各密封风量以及刮板 给煤机落煤 口温度 的变化 ， 有异常时及时提高二次风压。 3 ． 3 高压流化风机的优化运行 我公司每台机组各设置了5台流化风机 ， 流化 风母管压力一般控制在 5 0 k P a 。优化前的运行方 式是每台炉三运两备， 这样运行流化风机人 口挡板 开度在4 5 ％左右 ， 节流损失较大 ； 若改为两运三备 用时又无法达到流化风母管压力的需要 。经过两 台炉流化风母管连通改造后 ， 两台炉流化风母 管 连通运行 ， 实现两 台炉流化风机 五运五备 当其 中一台锅炉发生锅炉跳闸时快速关闭流化风母管 联络 门 ， 比优化前减少一 台流化风机运行 ， 运行 流化风机入 口挡板开度到 7 0 ％左右 ， 降低 了流化 风机节流损失 ， 同时降低 了流化风机电耗 。 4 结束语 除上述风机优化节能运行措施外 ， 我公 司还 对一 、 二次风机进行了加装变频器改造 ， 使风机 电 耗得到大幅下 降。通过这一系列风机节能措施 ， 使我公 司二次风机耗 电率 同比降低 0 ． 6 5 ％ ， 引风 机耗 电率 同比降低 0 ． 1 4 ％ ， 一次风机耗 电率同比 降低 0 ． 7 1 ％， 流化风机耗电率同比降低 0 ． 1 8 ％， 综合厂用 电率降低了 1 ． 4 5 ％ ， 在节能降耗这条道 路上取得 了显著的成效。 参考文献 [ 1 ] 吕俊复． 循环流化床锅炉运行与检修． 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 路春美． 循环流化床锅炉设备与运行． 北京 中国电 力出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 上接第 3 9页] T P 3 4 7 H管材 ， 经检测发现其晶粒较粗 ， 易于产生 氧化皮 ， 当蒸汽流量变动大或炉内温降过快时易 于造成氧化皮脱落 、 沉积 ， 本次停炉前发生了爆管 振动 ， 停机后闷炉不足， 且采用了过早破坏炉底水 封、 打开炉膛人孔 门加快冷却等极端手段 ， 促使 了 氧化皮大量脱落 。 2 系统内还存在部分基建遗留物 ， 基建遗 留 物可能在三 、 四过、 末再进 口节流孔或下弯头处沉 积 ， 减小蒸汽通道。 3 氧化皮堆积物及基建遗 留物在 系统 内沉 积 ， 造成过热 器、 再热器管屏流量不足而过热爆 管 。本次爆管检查过程 中虽未在爆破管道中发现 异物 ， 但不排除异物随爆 口冲出的可能。 4 锅 炉 三 过 、 四过 及 末 再 均 大 量 使 用 了 T P 3 4 7 H管材 ， 而爆管管束未设置壁温测点 ， 运行 中是否发生超温运行人 员无 法判断。锅 炉过热 器 、 再热器壁温测点偏少 ， 不能对运行壁温进行有 效监控。 6 建议与结论 1 当期超超临界高温受热面常用的管材 中。 T P 3 4 7 H易于生成氧化皮 ， 如果晶粒较粗 ， 对遏制 氧化皮的生成更为不利。 2 受热面蒸汽温度 的控制要服从金属温度 ， 发现有任一点壁温超过限额时应降低蒸汽温度运 行 ， 只有在原因查明并处理正常， 各管壁温度均不 超限后才能恢复正常汽温运行。 3 机组启停机过程 中， 严格控制温度变化幅 度 ， 按照启停机 曲线操作 。 4 加强机组运行过程 中壁温监 视和金属温 度测点的维护 ， 对受热面金属壁温 的趋势严加管 控 ， 并加强对超温情况分析和统计 ， 根据运行过程 中壁温情况决定是否停炉后对受热面内氧化皮进 行检查 。 5 目前 ， 燃 煤机组大容量 、 高参数发展趋 势 成为主流， 受蒸汽温度 的提高 、 材质设计不合理 、 运行过程中大范围的变动负荷 、 运行经验不足 、 认 识不到位等因素使得大容量 、 高参数锅炉 的氧化 皮问题不可避免 ， 如何减缓和控制其生成和脱落 ， 则需要广大工程技术人员 的共 同提高对氧化皮 问 题的认识 ， 相信通过各专业人员的共 同努力 ， 氧化 皮的困扰将会得到有效缓解 ， 超超 临界机组的运 行可靠性将会得到改善和提高。 参 考文献 [ 1 ] 陈媛 ， 王旭．超 超 临界锅炉氧化皮脱落原因 分析及防治措施[ J ] ． 华电技术 ， 2 0 1 3 ， 3 5 3 1 4 ． [ 2 ] 曾壁群， 陈裕忠， 冯庭有． 1 0 3 6 M W 机组锅炉受热 面氧化皮的预控措施研究 [ J ] ． 发电设备 ， 2 0 1 2 ， 2 6 4 2 9 2 2 9 5 ． [ 3 ] 杨景标 ， 郑炯， 李树学， 等． 锅炉高温受热面蒸汽 侧氧化皮的形成及剥落机理研究进展[ J ] ． 锅炉技 术 ， 2 0 1 0， 4 1 6 4 4 4 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m