减少机组氧化皮的生成与剥落,防止机组超温爆管

1、华电芜湖公司发电部乙值QC小组编写：洪文超发布：潘国辉前言前言早在上世纪60至70年代，国外就将蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离作为重点进行过研究，结果认为蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离主要是由运行工况变化及通流部件的选材等方面因素所决定的。但由于此问题涉及设计选材、机组运行等多种因素，目前难以全面解决。在我国火力发电厂亦曾发生过许多大机组过热器、再热器管堵塞爆管、主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题，造成了机组可用率降低和经济损失。虽然已采取了不同方式的处理，但就其产生原因、规律及防治措施还未进行专门系统的研究。可以预见随着机组向超临界甚至超超临界参数发展，此类问题将会更为突出。小

2、组概况小组概况成立时间：成立时间：2013年01月注册登记号：注册登记号：006-2013活动时间：活动时间：2013年01月11月活动次数：活动次数：11次课题类型：课题类型：现 场 型课题名称课题名称: :小组成员小组成员姓名姓名性别性别文化程度文化程度职务职务文化程度文化程度组内分工组内分工袁袁 旭旭男男本科本科锅炉专工锅炉专工本本 科科技术指导技术指导肖肖 炜炜男男本本 科科值值 长长大大 专专副副 组组 长长洪文超洪文超男男本本 科科副副 值值 长长本本 科科组组 长长潘国辉潘国辉男男大专大专主值班员主值班员本本 科科发发 布布 员员李力靖李力靖男男本本 科科主值班员主值班员本本 科

3、科 数据分析数据分析 王建军王建军男男本本 科科主值班员主值班员本本 科科数据统计数据统计梁梁 明明男男大大 专专主值班员主值班员大大 专专成成 员员陈陈 彬彬男男大大 专专副值班员副值班员大大 专专成成 员员赵赵 翔翔男男本本 科科副值班员副值班员本本 科科成成 员员黄国红黄国红男男大大 专专副值班员副值班员大大 专专成成 员员孙孙 阳阳男男本本 科科巡巡 检检 员员本本 科科成成 员员顾顾 磊磊男男本本 科科巡巡 检检 员员本本 科科成成 员员Action：总结阶段APlan：计划阶段PDo：实施阶段DCheck：检查阶段CPlanPlan：计划阶段：计划阶段选题理由选题理由近年来大型火力

4、发电机组在投产近年来大型火力发电机组在投产10000到到15000小时后相继发生了一些高温锅炉管氧化层小时后相继发生了一些高温锅炉管氧化层剥离的问题，导致机组超温爆管现象，严重剥离的问题，导致机组超温爆管现象，严重影响机组安全、经济运行。影响机组安全、经济运行。通过治理，尽量减少机组爆管现象发生通过治理，尽量减少机组爆管现象发生课题课题现状现状要求要求活动计划活动计划活动计划活动计划1 1月月2 2月月3 3月月4 4月月5 5月月6 6月月7 7月月8 8月月9 9月月1010月月1111月月选择课题选择课题现状调查现状调查设定目标设定目标分析原因分析原因要因确认要因确认制定对策制定对策实施

5、对策实施对策效果检查效果检查巩固措施巩固措施制表：洪文超制表日期：2013年01月15日现状调查现状调查v现状调查一：与我公司同类型电厂现状调查一：与我公司同类型电厂管中氧化皮堆积管中氧化皮堆积大量割管大量割管调研电厂一：调研电厂一：河源电厂于河源电厂于2009年年01月投产，月投产，2013年年10月月#1机组检修期间发现锅炉二、三级过机组检修期间发现锅炉二、三级过热器出现大量氧化皮堆积，割管热器出现大量氧化皮堆积，割管900多根。多根。现状调查现状调查清理出的氧化皮清理出的氧化皮装满多个蛇皮袋装满多个蛇皮袋现状调查现状调查调研电厂二：调研电厂二：大唐吕四港电厂于2008年08月投产，201

6、0年四台660MW锅炉全部出现大面积氧化皮剥落、堵管现象，2011年四台锅炉无法维持运行，最终进行锅炉受热面改造，炉管更换。 堵管现象爆管现象现状调查现状调查我公司于2008年06月投产，2011年5月和2012年5月利用停机机会对#1锅炉高温受热面进行氧化皮脱落堆积检测。经检测分析，发现多只弯头存在氧化物脱落堆积，需割管清理，最多者有氧化皮150克。v现状调查二：我公司情况现状调查二：我公司情况末再出口23排第6根管割管情况末再出口23排第6根管氧化皮150克设定目标设定目标鉴于国内大型火力发电机组氧化皮剥落所引起的超温爆鉴于国内大型火力发电机组氧化皮剥落所引起的超温爆管现象极其普遍，严重影

7、响机组安全稳定运行和经济效管现象极其普遍，严重影响机组安全稳定运行和经济效益。我们决心以公司益。我们决心以公司原因分析原因分析氧化性能图当温度在当温度在450450570570，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3Fe2O3和和Fe3O4Fe3O4组组成，成，Fe2O3Fe2O3和和Fe3O4Fe3O4都比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。而在都比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。而在570570以上，以上，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3Fe2O3、Fe3O4Fe3O

8、4、FeOFeO三层组成（三层组成（FeOFeO在最内在最内层），其厚度比约为层），其厚度比约为1 1：1010：100100，即氧化皮主要是由，即氧化皮主要是由FeOFeO组成，组成，FeOFeO是不致密的，破坏了是不致密的，破坏了整个的稳定性，氧化膜易于脱落，且温度越高，反应速度越快，生产的整个的稳定性，氧化膜易于脱落，且温度越高，反应速度越快，生产的FeOFeO 越多，如果越多，如果再有温度压力等突变，而三种物质的热膨胀系数等不同，就更容易产生氧化膜断裂剥落，再有温度压力等突变，而三种物质的热膨胀系数等不同，就更容易产生氧化膜断裂剥落，使铁再次暴露在外面，氧化过程就会继续下去。使铁再次暴

9、露在外面，氧化过程就会继续下去。原因分析原因分析左图为我公司锅炉受热面布置左图为我公司锅炉受热面布置图，图中标注的区域都为高温图，图中标注的区域都为高温受热面区域，管壁温度都在受热面区域，管壁温度都在570570以上，其中后屏管壁温以上，其中后屏管壁温度在度在600 600 左右，末过和末左右，末过和末再再620 620 左右。我公司几次左右。我公司几次利用停机小修机会进行的氧化利用停机小修机会进行的氧化皮检测，检测出需要进行割管皮检测，检测出需要进行割管清理的也就集中在这几个区域。清理的也就集中在这几个区域。其中末级过热器和末级再热器其中末级过热器和末级再热器区域尤为严重，说明温度越高区域尤

10、为严重，说明温度越高氧化速度越快氧化速度越快。末级过热器后屏后屏过热过热器器末级末级再热再热器器原因分析原因分析制图：洪文超制图日期：2013年03月25日金属管壁选材不合理金属管壁选材不合理高温管壁温度和变温率控制不合理高温管壁温度和变温率控制不合理检修工艺不当检修工艺不当氧化皮清理氧化皮清理机组给水处理方式不合理机组给水处理方式不合理v通过原通过原因分析得因分析得出五个影出五个影响因素，响因素，针对每个针对每个影响因素影响因素展开要因展开要因确认。确认。影响影响因素因素要因确认一要因确认一金属管壁选材金属管壁选材不合理不合理要因要因收资调研收资调研方法方法洪文超洪文超责任人责任人20132

11、013年年5 5月月1 10 0日日完成完成时间时间受现代制造工艺影响，管材耐温极限难有进一步提受现代制造工艺影响，管材耐温极限难有进一步提高。高。要因，但目前无法解决要因，但目前无法解决制图：洪文超制图日期：2013年5月10日要因确认二要因确认二高温管壁温度和高温管壁温度和变温率控制不合变温率控制不合理理要因要因加强技术指导，加强技术指导，精细调整精细调整方法方法洪文超洪文超责任人责任人20132013年年5 5月月1 10 0日日完成完成时间时间目前机组参数调整稍显粗糙，不够精细，金属壁温目前机组参数调整稍显粗糙，不够精细，金属壁温在机组启停、负荷变化等工况下波动较大，且有时在机组启停、

12、负荷变化等工况下波动较大，且有时因调整不够超前、调整度把握不好导致各参数（主因调整不够超前、调整度把握不好导致各参数（主要是温度、压力）呈周期性波动。要是温度、压力）呈周期性波动。要因要因制图：洪文超制图日期：2013年5月10日要因确认三要因确认三检修工艺不检修工艺不当当要因要因加强沟通，严把加强沟通，严把检修质量关检修质量关方法方法肖炜肖炜责任人责任人20132013年年5 5月月1 10 0日日完成完成时间时间机组检修时加强与检修部门沟通，加强检修质量管机组检修时加强与检修部门沟通，加强检修质量管理，防止检修残存物留于管内，造成工质阻塞，金理，防止检修残存物留于管内，造成工质阻塞，金属管

13、壁超温，加速氧化皮的生成与剥落。属管壁超温，加速氧化皮的生成与剥落。非要因非要因制图：洪文超制图日期：2013年5月10日要因确认四要因确认四氧化皮清理氧化皮清理要因要因收资调研，收资调研，进行比较进行比较方法方法洪文超洪文超责任人责任人20132013年年5 5月月1 10 0日日完成完成时间时间加强启停机时对氧化皮的处理，防止氧化皮沉积在高温受加强启停机时对氧化皮的处理，防止氧化皮沉积在高温受热面区域，造成工质阻塞，金属管壁超温，氧化皮剥落热面区域，造成工质阻塞，金属管壁超温，氧化皮剥落。要因要因制图：洪文超制图日期：2013年5月10日通过对其他厂机组给水处理方式的调研，发现大型火力通过

14、对其他厂机组给水处理方式的调研，发现大型火力发电机组普遍采用发电机组普遍采用OTOT给水处理方式，效果良好，我公司给水处理方式，效果良好，我公司目前机组正常运行时亦采用目前机组正常运行时亦采用OTOT给水处理方式。给水处理方式。要因确认五要因确认五机组给水处理机组给水处理方式不合理方式不合理要因要因对其他厂调对其他厂调研收资研收资方法方法洪文超洪文超责任人责任人20132013年年5 5月月1 10 0日日完成完成时间时间非要因非要因制图：洪文超制图日期：2013年5月10日要因确认要因确认制图：洪文超制图日期：2013年5月10日金属管壁选材不合理金属管壁选材不合理高温管壁温度和变温率控制不

15、合理高温管壁温度和变温率控制不合理检修工艺不当检修工艺不当氧化皮清理氧化皮清理机组给水处理方式不合理机组给水处理方式不合理影响影响因素因素v经过要经过要因确认得因确认得出出高温管高温管壁温度和壁温度和变温率控变温率控制不合理、制不合理、氧化皮清氧化皮清理为主要理为主要因素。因素。主要主要因素因素制定对策制定对策制表：洪文超制表日期：2013年5月16日v 综上所述，制定对策表如下：综上所述，制定对策表如下：要因要因时段时段制定对策制定对策责任人责任人 完成时间完成时间高温管高温管壁温度壁温度和变温和变温率控制率控制不合理不合理启动阶段启动阶段控制升温升压率，防止出现压力温度增长控制升温升压率，

16、防止出现压力温度增长过快及反复过快及反复洪文超洪文超2013.2013.1111正常运行正常运行以负荷曲线、煤质等作为参考，超前谋划、以负荷曲线、煤质等作为参考，超前谋划、超前调整，控制汽温、壁温不超限超前调整，控制汽温、壁温不超限洪文超洪文超2013.2013.1111停机阶段停机阶段及时通知化学变更给水处理方式同时严控及时通知化学变更给水处理方式同时严控降温、降压率，减少氧化皮的生产与剥落降温、降压率，减少氧化皮的生产与剥落肖炜肖炜洪文超洪文超2013.112013.11氧化皮氧化皮清理清理启停机阶段启停机阶段启停机阶段，对管路进行冲洗或吹扫，将启停机阶段，对管路进行冲洗或吹扫，将沉积的氧

17、化皮冲走，防止堵管沉积的氧化皮冲走，防止堵管洪文超洪文超2013.2013.1111Action：总结阶段APlan：计划阶段PDo：实施阶段DCheck：检查阶段CDoDo：实施阶段：实施阶段对策实施对策实施v机组启动各阶段，凝水、给水、炉水品质合格机组启动各阶段，凝水、给水、炉水品质合格v合理控制上水速度及温度，上水速度合理控制上水速度及温度，上水速度60-100T/H60-100T/H（热态启动时上水流量（热态启动时上水流量50-70T/H50-70T/H），冷），冷态上水温度一般控制在态上水温度一般控制在30-7030-70。夏季上水时间不小于。夏季上水时间不小于2 2小时，冬季上水时

18、间不小于小时，冬季上水时间不小于4 4小小时为宜。时为宜。v锅炉点火后，任何情况下（包括锅炉极热态启动）必须保证流经水冷壁炉水流量锅炉点火后，任何情况下（包括锅炉极热态启动）必须保证流经水冷壁炉水流量515T/h515T/h。省煤器进出口炉水极限温差。省煤器进出口炉水极限温差105105。亚临界压力下，省煤器出口水温应低。亚临界压力下，省煤器出口水温应低于饱和温度于饱和温度1010。应严格控制各受热面金属温度变化速率和升压率：水冷壁出口的极限。应严格控制各受热面金属温度变化速率和升压率：水冷壁出口的极限升温速度升温速度220/h(1220/h(1小时平均值小时平均值) )，105/10min(

19、10105/10min(10分钟平均值分钟平均值) )；主汽升温率按；主汽升温率按1.5/min1.5/min控制，不超过控制，不超过2/min2/min；升压率按；升压率按0.05MPa/min0.05MPa/min控制，不超过控制，不超过0.1MPa/min0.1MPa/min（调（调节尽量不使用减温水）。各受热面金属壁温不超限，温升率节尽量不使用减温水）。各受热面金属壁温不超限，温升率4/min4/min。v锅炉点火直至机组并网前，严格控制炉膛出口烟温锅炉点火直至机组并网前，严格控制炉膛出口烟温560560v锅炉热态启动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉风烟系统要与其他系统同步启锅炉

20、热态启动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉风烟系统要与其他系统同步启动。风烟系统启动后，炉膛通风量按动。风烟系统启动后，炉膛通风量按35%35%控制，在完成锅炉吹扫后立即点火，点火后要控制，在完成锅炉吹扫后立即点火，点火后要尽快投入燃料量，控制屏过、末过、末再的温升率尽快投入燃料量，控制屏过、末过、末再的温升率5-6/min5-6/min，重点防止锅炉金属温度，重点防止锅炉金属温度降低。降低。v机组并网后一周内，应尽可能维持高负荷运行，清扫管内残存的氧化皮。主再热汽温降机组并网后一周内，应尽可能维持高负荷运行，清扫管内残存的氧化皮。主再热汽温降温运行一周（温运行一周（590590）后按）后

21、按2/2/天升至定值天升至定值600600。 对策实施一对策实施一 启动阶段启动阶段运行阶段运行阶段停机阶段停机阶段对策实施对策实施v加强各级受热面金属温度变化监视，金属温度超限时可降低主再热蒸汽温度运行加强各级受热面金属温度变化监视，金属温度超限时可降低主再热蒸汽温度运行或降低机组负荷，并积极查找原因进行处理，严禁锅炉超温运行。或降低机组负荷，并积极查找原因进行处理，严禁锅炉超温运行。v启停制粉系统特别是启停启停制粉系统特别是启停A A磨时，应重点加强锅炉水冷壁区域温度监视及控制。磨时，应重点加强锅炉水冷壁区域温度监视及控制。v锅炉正常运行时锅炉正常运行时. .过热汽温在过热汽温在35%35

22、%100%BMCR100%BMCR负荷范围时，保持稳定在负荷范围时，保持稳定在605605，偏差，偏差不超过不超过55。两侧蒸汽温度偏差小于。两侧蒸汽温度偏差小于55；v煤水比是调整主蒸汽温度的主调手段，减温水是辅助手段，锅炉低负荷运行时要煤水比是调整主蒸汽温度的主调手段，减温水是辅助手段，锅炉低负荷运行时要尽量避免使用减温水，使用减温水时，减温水流量不可大幅度波动。尽量避免使用减温水，使用减温水时，减温水流量不可大幅度波动。v锅炉正常运行时再热汽温在锅炉正常运行时再热汽温在50%50%100%BMCR100%BMCR负荷范围时，保持稳定在负荷范围时，保持稳定在603603，偏差，偏差不超过不

23、超过55。两侧蒸汽温度偏差小于。两侧蒸汽温度偏差小于1010，烟气挡板开度应在，烟气挡板开度应在404060%60%范围内，范围内，事故减温水全关。事故减温水全关。v再热器主要采用烟气挡板调温、并辅以摆动燃烧器调温，喷水减温仅用于事故减再热器主要采用烟气挡板调温、并辅以摆动燃烧器调温，喷水减温仅用于事故减温。正常运行中喷水减温尽量避免开启，在使用喷水减温水时，应保证减温后蒸温。正常运行中喷水减温尽量避免开启，在使用喷水减温水时，应保证减温后蒸汽有汽有2020以上过热度。以上过热度。 对策实施一对策实施一 启动阶段启动阶段 运行阶段运行阶段停机阶段停机阶段对策实施对策实施v停机操作全过程中负荷变

24、化率停机操作全过程中负荷变化率13.2MW/min13.2MW/min，任何情况下均应控制锅炉，任何情况下均应控制锅炉金属温度变化率金属温度变化率1.0/min1.0/min，受热面壁，受热面壁温、任意两点间的温差不超过温、任意两点间的温差不超过5050。v各负荷阶段对应的主、再热汽温严格参照各负荷阶段对应的主、再热汽温严格参照右表控制。温度变化率按右表控制。温度变化率按1.0/min1.0/min控制控制（1.2/min1.2/min），每降低），每降低3030，保持稳，保持稳定定10min10min。应尽量避免减温水的投用，必。应尽量避免减温水的投用，必须使用减温水时，则要以投用减温水以一

25、须使用减温水时，则要以投用减温水以一级减温水为主。级减温水为主。v当当CCSCCS投入时，机组滑压运行投入时，机组滑压运行( (0.3MPa/min)0.3MPa/min)。 CCS CCS退出后，手动调整变退出后，手动调整变化率化率0.05MPa/min0.05MPa/min，锅炉熄火后，压力，锅炉熄火后，压力下降速率下降速率0.3MPa/min0.3MPa/min。 对策实施一对策实施一启动阶段启动阶段运行阶段运行阶段 停机阶段停机阶段负荷负荷MW MW 主汽温主汽温 再热汽温再热汽温 660660500 500 580580560 560 580580560 560 500500400

26、400 560560530 530 550550520 520 400400300 300 530530500 500 520520500 500 300300250 250 500500480 480 500500460 460 250250200 200 480480460 460 460460430 430 2002000 0 460460420 420 450450400 400 v锅炉熄火后，以30%的风量吹扫完毕后，停运送、引风机，维持炉底水封进行闷炉：18小时后(建议36小时以上)，或锅炉过热器出口烟气温度120时，锅炉自然通风冷却，破坏炉底水封。v锅炉自然冷却过程中，应控制水冷

27、壁降温速度0.25/min；锅炉快冷期间，水冷壁金属温度下降速度0.5/min。对策实施对策实施 对策实施二对策实施二启停机阶段启停机阶段v做好停炉防腐工作，防止过热器、再热器弯头积水造成停运腐蚀，锅炉抽真空以及预热烘干的保养方法。v在机组启停机期间利用机组本身的一、二级旁路系统对锅炉过热器、再热器进行蒸汽吹管，通过监测凝结水中铁含量的变化判断是否有氧化皮脱落。v停炉锅炉放水时，水冷壁炉管氧化皮、沉积物冲洗操作方法。Action：总结阶段APlan：计划阶段PDo：实施阶段DCheck：检查阶段CCheckCheck：检查阶段：检查阶段效果检查效果检查v机组启动参数控制：机组启动参数控制：制图

28、：洪文超制图日期：2013年11月25日温度平稳增长，无反复压力平稳增长，无反复效果检查效果检查v机组运行参数控制机组运行参数控制制图：洪文超制图日期：2013年11月25日负荷波动负荷波动温度波动温度波动小，不超小，不超限限效果检查效果检查v机组停运参数控制机组停运参数控制制图：洪文超制图日期：2013年11月25日降温降压缓慢不超限效果检查效果检查制图：洪文超制图日期：2013年11月25日目标实现柱状图目标实现柱状图目标实现了！目标实现了！非停次数效益评价效益评价节省费用节省费用开机费用考核费用更换费用省经信委华东电监局采购管材及人工工资用油、用煤、用水、用电可创造至少 的效益20020

29、0万元万元/ /年年效益评价效益评价v用煤：用煤：880880吨。（数据来源：点火（吨。（数据来源：点火（37.537.5吨）吨）热态冲洗（热态冲洗（7575吨）吨）升温升压（升温升压（120120吨）吨）冲转（冲转（2020吨）吨）中速暖机（中速暖机（120120吨）吨）全速、并网、初负荷暖机（全速、并网、初负荷暖机（7070吨）吨）启磨升负启磨升负荷（荷（160160吨）吨）切缸、启小机（切缸、启小机（8585吨）吨）湿干态转换、升负荷至湿干态转换、升负荷至330MW330MW投投AGCAGC（200200吨）。吨）。原煤价格按当前的原煤价格按当前的580580元元/ /吨计算，费用约吨计算，费用约51.0451.04万元。万元。v用油：单机启动时，启动炉用油约用油：单机启动时，启动炉用油约3535吨，不包括主机锅炉用油。（启动炉用油，根据吨，不包括主机锅炉用油。（启