机组启动过程中的汽温控制及氧化皮脱落的防治

1、机组启动过程中的汽温控制及氧化皮脱落的防治分享者：郑亨通 发电部 集控主值2013年5月16日机组的启动过程 一般我们把机组从停机状态下到带上正常负荷的过程称为机组的启动过程 我们的机组包括了众多的辅助系统，他们在我们的过程控制中都充当着不同的角色，相互关联，在启动的不同阶段我们需要他们陆续正常运转。 在启动过程中我们的机组必然要经历一个相当复杂的变工况阶段，对于机组的寿命来说完全称得上是一种损耗。 由于系统的庞大，在启动的过程中必要会遇到这样那样的小坎坷，但是启动的主线是确定的，我们只要做好了过程控制机组的顺利启动是完全有保障的。 机组的顺利启动需要大量的准备工作。启动的准备阶段1、物资保障

2、：启动电源、辅助蒸汽、充足的燃油、燃煤、润滑油、动力油、氢气、二氧化碳、氨气、氮气、压缩空气、各种热机及电气工器具、劳动保障用品，合适备件储备等等。2、人员准备：训练有素的各种操作人员，经过了充分的岗前培训，达到了拿到枪就能打仗的基本素养。3、各种方案、技术措施、规章制度的准备：机组的启动完全是大兵团协同作战，各个分工不同的岗位都需要履行自己不同的职责，没规矩不成方圆，没有明确的分工不可能达到默契的配合。启动过程主线及主要危险点启动准备阶段辅助系统的投入机、炉侧系统的启动锅炉上水冲洗点火升温升压冲转并网升负荷至正常负荷完成启动过程。不同的阶段由于有着不同的操作操作预期就产生了不同的危险点，其实

3、我们的每一个操作都可能存在危险点，如果控制不当都有可能成为隐患。机组启动的过程我们的主设备都必须经历一个温度、压力大幅变化的过程，我们需要通过一系列的措施去减轻这个过程对于设备的损害并不留后患。这次我主要和大家分享锅炉点火之后的温度控制过程，并顺带着提一些关于氧化皮的事情。 结合集控的控制画面在讲温度控制之前我给大家聊一下直流炉的一下话题点火前的一些操作我们为了优化启动的过程，我们引入了临机加热技术（就是在上水冲洗的过程中从邻机引入蒸汽逐渐加热给水），在不点火的情况下就使炉内达到了一个相当高的温度水平，对于后期的投粉、升温升压都有明显的好处。根据经验我们在点火前临机加热系统可以把我们的给水温度

4、加热到250度左右，经过炉水泵不断的循环水冷壁壁温在点火前可以达到150度。锅炉点火就像在自己家生炉子，炉子热生火就容易的多。点火的过程当水冷壁壁温达到了我们预想的值就可以开始启动风烟系统组织锅炉吹扫，投入暖风器暖B磨，同时派人检查B层油枪，在吹扫完成后试投B层油枪并保留2只小油枪运行，油枪投上之后启动B磨，投入有小油枪运行的2个煤燃烧器，开始升温,在点火之前投入烟温探针监视烟温的上涨速度不大于2/分钟。初始风量应控制在600-700吨，不宜过大。点火初期应加强就地看火，点火初期炉内火焰比较弱，尤其是投粉后火焰电视基本看不到火光，应结合少油的电视火检确保小油枪和煤粉燃烧器着火良好，对于着火不好

5、的燃烧器及时退出。点火后需要时刻关注水冷壁、屏过的温度变化速率。水冷壁壁温变化速率小于0.7/min，过热器温度变化率小于1/min，升压速率小于0.1MPa/min。升温速度饱和温度100以下时温升率0.5/min，之后温升率0.7/min。要求之所以这么严格一来因为防止氧化皮大量脱落，二来考虑受热金属的应力。点火升温之后的给水量控制不易过大，始终保持贮水箱溢流阀在20-30左右开度即可，能小尽量小。始终盯好贮水箱水位、省前流量、燃料的投入量、汽压的变化。在起第二台磨煤机之前尽量不要使用减温水但是要保证减温水备用良好，手动门已经开启，电动门开关正常。所有的操作均应缓慢，边操作边看反馈，并且做

6、好与他人的沟通。应坚决杜绝大幅度的操作和个人英雄主义，尤其是比较大，相互关联性强的操作必须通告其他控制员。升温升压过程中的燃烧控制 上一页中我从燃料、风量、给水综合的进行了介绍，这里我将稍详细介绍一下燃烧的控制过程和注意事项。 磨煤机启动后由于只投入了2个煤燃烧器和对应的油燃烧器，燃料的投入量不大，温升速率一般还是有保障的。为保障投煤的初始风量在磨煤机出力小的时候我们一般利用大旁路风开度小负荷风开度的方法来解决。启动磨煤机的时候旁路风一般开度在30-40个，负荷风门开度0，启动长焰煤的给煤机给煤量放在10-15吨即可。其实在磨内完全没有煤粉的情况下，只要给煤机开始下煤，少油的电视火检就会立即看

7、到反应，接下来就是磨煤机料位的建立过程，负荷风门的开度完全取决于壁温、烟温、汽温的温升速率了，每次把两侧的开度各开大2个开度，开始观察各处的温升情况，温度有上升的趋势就稳住燃料观察上升趋势，长得快适当减煤，太慢或者没有反应就略微开大一些。 由于现在的磨煤机料位并不稳定需要多加关注，避免料位过高过低。 暖风器正常投入的情况下B磨煤机入口的温度能达到180度左右，在初期投粉的时候需要尽量把磨出口的温度控制在60-75之间，不能太低。 投油期间需要经常性的巡视燃烧层防止漏油跑粉。经常性的从燃烧器层的侧面观察燃烧器着火是否正常还是很必要的，尤其是燃烧不好的时候。 点火初期因为燃料量很小，不需要大的风量

8、。风量太大不利于燃料的完全燃尽还会导致汽温偏高。600-700吨的风量至少可以维持到并网。 点火初期的一次风压一般放在6KPa，太低B层燃烧器的壁温偏高并且没有足够的输粉动能。在进行磨煤机负荷风、旁路风和清扫风门的操作时需要注意对一次风压的影响，尤其是清扫风。初期B磨的通风量很小，一般在启动一次风机之前打开4-5个D磨的清扫风来防止一次风蹩压。启动初期的给水控制 直流锅炉不一定运行在直流状态，在锅炉负荷较低也就是湿态的情况下给水控制其实就是贮水箱水位控制，调节的主线就是贮水箱水位的稳定。 由于投入了临机加热，在汽压较低的情况下到炉侧的给水已经部分汽化（4MPa/250度），主给水管道会出现小幅

9、的震动和异响，省前流量显示值也会有大幅的摆动，这些现象等汽压升高之后就会消失。 由于投入了临机加热需要在高加处保障一个最小的通流量，只要燃料不出现大幅扰动这个最小的通流量基本上能维持到冲转都不需要大幅加大给水泵的出力,只需要随着锅炉热负荷及产汽量的加大缓缓开大上水调门开度即可。由于初期上水调门前后存在较大的压差，流量的增加对于调门开度比较敏感，从开门到水箱水位变化又有较大延迟，需要加水时一定要把握好度。 点火初期的主汽温调节主要靠燃烧的逐渐加强来实现，当然燃料量永远都需要与给水量进行匹配，如果给水量过大（这里说的给水量主要是指给水泵的出水量）就会造成产汽量小，不足以冷却受热面导致过热器超温，尤

10、其是屏过。当然汽压开始升高之后升压的速度可以由燃料的投入量和旁路系统配合着进行调节，需要考虑汽压变化对于气温的影响，汽压迅速升高汽温就更容易升高，当然因为是湿态汽压的变化对贮水箱水位的变化也很敏感，调节时需要留意。另外需要说明的是减温水系统，曾出现过几次减温水手动门开启出现遗漏的情况，调门出现了开度汽温不降导致汽温偏高。 再热汽温的调节还是依靠烟温挡板为主，当主、再热汽温出现偏差时可以考虑的手段还有 1、适当的增减风量，2、刻意改变高、低旁的压力设定值改变再热器的蒸汽流量。 保障燃烧的完全相当重要，一旦燃烧不完全很可能导致汽温或者屏过的超温。 其实想进行一次十分顺利的起动需要很多的保障，设备确

11、实备用良好，过程控制得当，人员操作缓慢细心。其实有一些准备工作需要在停机的过程中就要进行，我要说的是原煤仓烧空的问题，计划停机的前一天开始就要严格控制各个仓的仓位并调整上煤的方式，停机的白天根据负荷的情况完全烧空D磨，A、B、C各个煤仓逐渐的调整为好煤并维持低仓位运行，前夜停机前再至少烧空3个仓，保证下次启动的时候不管A、B、C哪台磨煤机运行都能顺利的烧到长焰煤，停机前的煤仓煤位控制就成了相当重要的事情。 个人经历过多次没有长焰煤的启动，可谓不容易，费时、费神、非燃料，凭空增加了很多不必要的麻烦。 上面的介绍基本上把整个湿态期间给水、燃料、汽温的控制都进行了描述，其实总的来说也无非就是：保证燃

12、烧良好、控制燃料的投入速度、控制汽温汽压壁温的增长速度、稳定缓慢调节不人为制造扰动、控制给水量、控制贮水箱水位的稳定。 并网之后带初负荷并切缸，期间的给水、燃烧、温度控制仍然适用于上面策略。切缸后一般负荷8-12万，再次升负荷就需要投入燃料量与汽机调门开度进行配合，投入一些燃料并适当的开大一些调门，边升负荷边升压，其实切缸后就可以找个合适的机会投上汽机跟随减少一些操作量。切缸后就高低加就完全已经投入，可以稳定一会儿全面的检查一下盘面准备启动第二套磨煤机。 启动磨煤机在这期间算是一个比较大的操作，需要启动第一套磨一样的谨慎小心。启动磨煤机的详细过程不再提了，只强调一些重点。1、保证一次风压的稳定

13、，最好能投上自动，2、暖磨充分，保证足够的出口温度，3、时刻关注汽温壁温的变化速度，严格遵守部门对于温升率的规定，4、依据温升情况逐渐的开大负荷风与投入更多的燃烧器，5、可能两台磨的料位都在手动，加强监视，能投自动尽量投入，6、起磨前依据待起磨煤机煤种的情况适量投入燃油。 继续升负荷并找机会并入第二台给水泵。300MW以下时控制升负荷速率不超过2MW/min。 随着热负荷的加强，分离器出口的温度逐渐的接近了饱和温度，在这个过程中上水调门逐渐开大并进行了给水且主路的操作，给水量逐渐的加大，分离器出口蒸汽的含水量逐渐的减小。当负荷达到240MW基本就具备了转直流的条件。 缓缓的加大燃料量，同时适当

14、的减炉水泵的出力保持总流量700吨左右并加大给水泵出力的比重，当贮水箱液位出现缓慢的下降就可以继续关小炉水泵出口调门并维持总流量稳定，在这个过程中分离器出口逐渐出现了过热度。当贮水箱液位基本没有的时候可以手停炉水泵。进行到需要状态的时候给水泵的出力一般都已经加到了500吨靠上，就算炉水泵跳闸也不用很担心，但是转之前最好还是看一下给水泵的出力。状态的过程中燃料量的投入一定缓慢，加一些看看汽压的变化，避免刚状态过热度就大幅上涨或者投入量过小导致转的太缓慢。 启动初期的监盘曲线与正常运行时是有很大差别的，这期间更强调汽温、汽压、壁温变化速率的监视。 转直流后负荷加到300MW，主汽温一般按541控制

15、不能太高，再热汽温可以按566控制。整个启动过程中启动第二台磨煤机之前一般不许用减温水，在必须投入减温水时一定注意操作的幅度与操作间隔。关于氧化皮的一些知识分享 堵塞受热面管造成超温爆管，使机组非停，影响安全运行。 造成汽机叶片颗粒磨损和受热面管的减薄失效。 造成凝泵率网堵塞和水质恶化。 脱落的氧化皮使主汽门卡涩, 并容易堵塞细小管道、疏水阀门和逆止门等, 造成阀门关闭不严或者管道堵塞。氧化皮脱落的危害：氧化皮的产生： 金属在高温水蒸汽中会发生严重的氧化。反应过程中的氧来源于水蒸汽自身，而不是溶氧。因此铁的高温水蒸汽氧化是自然过程，不可避免。 氧化皮的产生于生长速度取决于两个方面，1、金属壁温

16、，壁温越高，氧化皮的产生就会越快，氧化皮的厚度就会越厚并更容易使管壁超温。2、金属的耐氧化性，不同的金属耐氧化性不同，采用了耐氧化性强的金属，氧化皮的生成与脱落的就慢，但是造价就会大幅上升。 当氧化皮大量剥落后原氧化皮内层致密的氧化膜在一定时间范围内具有阻碍氧化皮形成作用，同时，由于氧化皮需要生长达到一定的厚度才容易受热应力剥落，因此，氧化皮的大量剥落存在一定的周期性。氧化皮的结构 至于氧化皮的结构主要取决于温度与管材： 对于碳钢，当温度小于570度时，氧化膜是由Fe2O3 和Fe3O4 组成，都比较致密，Fe3O4 在靠近管壁的这层，Fe2O3在靠近蒸汽的这层。当壁温高于570 时氧化膜由有

17、管壁到蒸汽侧由FeO、Fe2O3、Fe3O4三层组成，FeO 是不致密的，金属的抗氧化能力大大降低！ 合金钢的氧化皮都是三层结构，CR、Fe、O的化合物在最内层，外层依然是Fe2O3、Fe3O4。氧化皮的特点：l 氧化皮呈钢灰色，呈片状或粉末状（高温下脱落的为片状，较低温度下脱落的为粉状）。l 氧化皮较轻，见水易成团。l 氧化皮多为顺磁性物质（顺磁性，是指一种材料的磁性状态。有些材料可以受到外部磁场的影响，产生指同相向的磁化向量的特性。这样的物质具有正的磁化率。与顺磁性相反的现象被称为抗磁性）。l 氧化皮的生成速度与温度有着密切的联系，温度越高，生成速度越快，氧化膜越厚。l 蒸汽温度超过450

18、，氧化速度加剧。l 于氧化膜和金属基体之间存在膨胀系数的差别，当管壁温度出现剧烈变化，在应力作用下极易剥落。氧化皮的脱落原因： 由于奥氏体不锈钢与氧化皮热膨胀系数不同：氧化铁的膨胀系数一般在9.110-6/，奥氏体不锈钢的膨胀系数一般在16 2010-6/，两者热膨胀系数差异较大。温度变化时他们的变形速度不同。 氧化皮堆积厚度的增加：当氧化皮的厚度达到0.2毫米之后脱落的风险就会大大增加。 温度变化的范围宽、速率快，热应力大，易造成内壁氧化层脱落。 水蒸汽在氧化金属的过程中释放的氢质子，除了产生氢气以外，还可以在氧化膜中形成氢缺陷，或穿过氧化层直接在金属基底反应，在金属/氧化膜界面处会产生很高的氢压，因而进一步促进氧化膜生长和剥落。3Fe 4H2O Fe3O44H2 氧化皮脱落的预防： 锅炉上水温度2070且大于水冷壁壁温2030，在锅炉冷态冲洗过程中缓慢提升除氧器水温，以不大于20/小时速度加热到1