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1、关于600MW超临界锅炉氧化皮脱落问题的研宄浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂311200摘要：木文介绍了600MW超临界锅炉设备的情况，介绍了过热器爆管事故过程，提出了要重视管理，加强锅炉汽水品质的监督，尽可能提高控制标准，要规范操作等超临界直流锅炉氧化皮脱落预防对策和思路。关键词：600MW；超临界锅炉；氧化皮脱落0引言随着国产600MW等级超临界、超超临界机组相继投产发电，国内许多电厂均出现了锅炉高温过热器、高温再热器氧化皮脱落导致爆管停炉事故，某些电厂同一台锅炉在不到一个只时间内就因炉管氧化皮脱落造成爆管停炉3〜4次,给
2、电厂的安全、可靠、经济运行蒙上了一层阴影。其实，超临界锅炉高温受热面氧化皮的生成、脱落是一个必然的过程，是一个从量变到质变的过程，如果认识不够，没有超前防范措施，将会对设备造成严重后果，如锅炉传热恶化、汽轮机通流部分效率下降、锅炉高温受热面超温爆管、汽轮机固体颗粒物浸蚀、主汽门卡涩、叶片损坏等。目前，许多电厂专门成立技术攻关小组把防治锅炉氧化皮脱落作为重点课题来研究，通过广大技术人员的不断探讨和潜心研究，众多电厂在预防和控制锅炉氧化皮脱落方面取得了许多成功的经验。1设备概况某公司引进美国ALSTOM公司技术生产。锅炉型号为SG-
3、1913/25.4-M950,过热器出U压力为25.4MPa,过热器岀口温度为571°C。锅炉型式为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排濟、全钢悬吊结构Π型锅炉、露天布置燃煤锅炉。炉膛宽度为18816mm/炉膛深度为17697mm,水冷壁下集箱标高为7500mm,炉顶管中心标高为71210mm。炉膛上部布置奋分隔屏过热器和后屏过热器,水平烟道依次布置高温再热器和高温过热器，尾部烟道布置奋低温再热器和省煤器。高温过热器为逆流布置，共计82排，每排12根U形管，为冷热段
4、布置。2007年6月,8号锅炉发生了一起严重的末级过热器爆管事故。2过热器爆管事故过程2015年6月20日19:15,8号机组并网,6月22日02:40,锅炉给水流量异常增大,03:20就地检查发现IK12吹灰器处声音大;04:40降负荷至530MW;05:00左右机组补水量增加至100t/h,炉65.8m处异音明显增大,确认锅炉受热面发生泄漏;05:25降负荷至450MW;22006：10降负荷至210MW;10:05机组打闸停机。对爆管及弯管内氧化皮进行检查后，发现末级过热器共有2处爆UH第1处爆口呈菱形，长度为60mm,宽
5、度为32mm,端面光滑，破口两边呈撕薄撕裂状，从爆U特征分析为短期过热所致;第2处爆UI未全部爆开，长度20mm,破U附近有众多平行的轴向裂纹，从爆U特征分析为管道堵塞造成流量下降，并导致该管过热爆裂，该根管子下弯头割开后取出不少于90g的氧化皮（测量其厚度0.14mm）。爆管及弯管内氧化皮检查情况如图2所示。停机后对末级过热器的热段分上、中、下3层进行100%胀粗及外观检查;末级过热器热段出UI弯管按照一定比例通过射线检査氧化皮堆积情况;对末级过热器管冇明显吹扫痕迹的管排进行测厚检查;对爆破管、壁厚吹损超标管、外壁表皮脱落过热
6、管共计40根管进行了更换，对存在不同程度氧化皮堆积的末级过热器热段下部出U的6只弯管进行了更换。3超临界直流锅炉氧化皮形成和脱落3.1氧化皮形成机理超临界直流锅炉运行温度高达550〜570°C,这一温度正好处在水蒸汽的强氧化区间内（450〜700°C）,在这个区间内水蒸汽对金属受热面的氧化能力比空气高达十几倍，因此很自然地在金属内壁生成氧化皮。在超临界直流锅炉运行热力系统中高温氧化反应是高温水蒸汽与金属铁的反应，在锅炉受热面管内壁生成氧化物的过程按以下反应式进行：3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑(1)金属铁与高温
7、水蒸汽反应吋，假设同吋存在以下三种平衡：Fe+2H2O=FeO2+2H2↑(2)O2+2H2=2H2O(3)Fe(Fe2+)+02(02-)=FeO(4)根据热力学基本原理，反应的吉布斯自由能G的变化如下：ΔG=ΔG0-2RTIn[PH2/PH2O]-2RTIn[PO2](5)水蒸汽的氧化性强弱取决于PH2/PH2O的比值，比值越大，氧化性越弱。锅炉实际运行情况下，高温过热器、高温再热器管内水蒸汽流量大，流速高，水与金属反应产生的氢气被水蒸汽带走，因此PH2/PH2O远远低于平衡值，反应按(1)
8、向右进行，导致金属持续被氧化。在高温过热器、高温再热器管内流过高温蒸汽时，水蒸汽与金属元素铁发生化学反应，最初生成Fe3O4氧化膜，这层氧化膜是致密的和富冇軔性的，一旦生成氧化速度就会减缓，对金属母材起着保护作用。随着化学反应吋间的延长，此氧化膜就会由多层(Fe
