超临界锅炉高温受热面氧化皮分析及防治

超临界锅炉高温受热面氧化皮分析及防治

梅贵午

（佛山恒益发电有限公司广东佛山528000）

摘要：当前社会面临着一个共同且严重的问题，那就是环境问题，因此各个国家和地区都在积极的相应节能减排的呼吁，尽可能的降低生态环境的污染和破坏。我国在这方面体现在锅炉的应用上也采用了高科技超临界火电技术，提高能源的转化率，从而降低能源浪费。为了更好的将超临界火电技术应用于锅炉之中，本文就来分析超临界锅炉高温受热面氧化皮问题及防治。

关键词：超临界；锅炉；高温受热面；氧化皮；防治

引言：由于锅炉导热系统所传输的都是高热量，一般都采用受热能力和热传导性比较好的钢制材料，而钢制材料有一个最大的特点，就是使用久了以后会产生大量的氧化物，从而降低供暖系统的热量传递，增加热量传输过程中的能量损耗，更进一步讲就是极大的浪费了能源。为了有效的发挥能源的最大效用，我国很重视锅炉内受热面氧化皮问题的研究。从我国各地区供暖系统发生的各方面问题来看，引起锅炉供热系统爆裂、漏水等现象的发生，有80%以上的原因是由于锅炉内高温受热面氧化皮增多所致。目前虽然我国大部分锅炉房已经采用超临界火电技术，极大的提高了锅炉的热效力，但是超临界锅炉系统还是无可避免的会受氧化皮的影响而降低热传输，因此非常重视超临界锅炉高温受热面氧化皮的防治。

1超临界锅炉概述

超临界锅炉是指锅炉内的工质压力超过了亚临界锅炉的压力，也就是说水和蒸汽转化的过程中形成了连续的过程，这种转化率达到了水的临界点。超临界锅炉也是在传统锅炉房系统上改进而来，具有更加节能、减排和环保的特点，在锅炉界有一个更加准确的叫法来形容它的高效性，就是“高效超临界锅炉”。现代国内大多数超临界锅炉采用660MV的炉内压力，高温高压的环境在锅炉系统运行过程中很容易促使受热面产生腐蚀物或氧化铁，腐蚀物和氧化铁在受热面内积攒，并随着不断增多而脱落，就容易给锅炉系统的热量传递造成大的能量损耗。这种锅炉内受热面的氧化性是所有锅炉系统不可避免的，但只要认真分析原因，及时防治就能有效的降低氧化面的氧化程度，加上超临界本身节能减排的特点，一定会更加高效的将能源的利用率发挥到最大的效用。

2超临界锅炉内受热面产生氧化皮的主要原因

（1）锅炉高温过热过程中蒸汽促使氧化铁的发生。

从我国崔常见的660MV的超临界锅炉来看，这种超临界锅炉高温受热面氧化物的形成并影响锅炉系统的过程共有两个阶段，分别是产生阶段和剥落阶段，并且这两个阶段是相伴而生，互相循环的。在最初的产生阶段中，当蒸汽管内的温度达到570℃的时候，锅炉内部的氧气和金属物产生化学反应形成氧化物，在金属管内形成一层薄薄的保护膜，但是这种氧化物随着蒸汽的继续运行就进入到菠萝阶段自行脱落，然后又有新的氧化物保护膜形成并再次脱落，长期以往就会在锅炉系统的蒸汽管内积累厚厚的一层氧化物，严重的影响锅炉系统的效率。蒸汽管中的氧化皮结构一般为氧化铁、四氧化三铁以及三氧化二铁，其中一氧化铁的结构最为疏松，也最容易脱落，而以四氧化三铁和三氧化二铁形成的保护层结构要紧密的多，不容易脱落。因此，然无法避免超临界锅炉内高温受热面的氧化问题，那就尽可能的让蒸汽管内的氧化物转化为四氧化三铁和三氧化二铁的成分，减少氧化物自然剥落的频率，可以延长超临界锅炉系统的使用时间。

（2）锅炉内的水系统中的腐蚀物加剧氧化皮的产生。

超临界锅炉系统中的水回路管道系统由碳钢和低合金钢或者部分高合金钢以及铜合金材料构成，在水回路管道系统中含有大量的化学药剂和处理后的盐水，当水回路管道系统中的水进入蒸汽系统和汽机中以后这些物质随着蒸汽蒸发，加剧了对蒸汽管的氧化和腐蚀。由于这种化学反应具有很强的腐蚀性，久而久之积累在蒸汽管道之中，严重的情况下甚至会导致管道暴裂和漏水现象。在汽机中也同样严重腐蚀汽机的叶片，阻碍汽机的工作效率，严重的情况下会改变阀门的调节性，导致汽轮机卡死。

3超临界锅炉高温受热面氧化皮的防治措施

（1）按照规定标准及时清理超临界锅炉系统内的氧化物。

为了提高锅炉系统的运行效率，就必须及时清理锅炉系统内的氧化物，超临界的锅炉系统清洗有专门的清洗标准，只要按照相关规定及时清理管内的氧化物就可以有效地保护锅炉系统运行的稳定性。按照660MW超临界锅炉的日常冲洗清洗规定,清洗采用冷态冲刺，冲洗时要启动锅炉水循环泵并打开冷水调节阀，然后进行分离冲洗，冲洗的直到管内蒸汽系统流出氧化铁的杂质含量小于100μg/L时才算达标。如果由于特殊原因只能采用热态冲洗时，要合理的控制水温和水流，水温应该控制在200℃的恒温状态，水流要相对稳定，清洗后的达标标准仍然是系统中排出的氧化铁的含量小于100μg/L时。

（2）合理控制超临界锅炉系统的启动状态。

每种不同的锅炉系统都有一个耗能最小的温度，要找到最节能的启动温度还启动锅炉系统。根据已有的660MW超临界锅炉系统来看，它的有效节能启动状态是锅炉的烟风系统同步启动,并且实时监控锅炉内部的运行状态,将炉膛通风的总风量控制在为35%,持续通风5min左右进行点火，与此同时给锅炉加入燃料，并且保持屏过、高过、高再烟气温度保持恒定。超临界锅炉系统需要这样一个启动状态的原因是为了更好的控制锅炉内高温受热面的温度，因为启动的温度过低或过高都会影响管壁内的氧化物和积垢增加，尤其是在低温环境下。

（3）实时监督并及时调整锅炉系统运行温度。

按照超临界锅炉系统的相关规定和使用方法来讲，660MW超临界锅炉运行时最怕金属管道系统出现低温状态和温度不稳定的状态，因此为了提高超临界锅炉的运行效率就必须实时监督并及时调整锅炉系统运行温度。当然超临界的锅炉系统中管道系统的材质也并非全是钢制或者体质，为了降低管道系统的氧化性，要根据管道系统的材质找到该材质氧化程度最小的运行温度，根据实际情况实时监督，做好锅炉系统运行时的稳定调整，合理的控制锅炉运行的有效温度和燃料的投放比例。

（4）合理控制好蒸汽和金属温度差。

合理控制好蒸汽和金属温度差也是为了降低因为温度偏差造成氧化物的增加，一般的蒸汽系统中蒸汽与金属温度的差应该控制在10℃之内，这也是标准的超临界锅炉系统中蒸汽与金属的温度差。因为超临界高温金属管内金属与蒸汽的差值过大就会影响风机的出风和挡风板的状态，从而影响燃料的燃烧效率，降低锅炉系统的有效运行。因此，在超临界锅炉运行过程中，应该及时的检查影响锅炉运行效率的部位，及时发现问题及时维护保修。

（5）及时检查和维护锅炉系统。

及时检查和维护锅炉系统是为了防治锅炉出现故障停机而影响锅炉的运行。超临界锅炉系统在有效的使用期限内应该及时检车和维护锅炉系统的稳定运行，在使用过程中如果无可避免的出现故障停机就要及时采取闷炉措施,保证锅炉停机后的温度和压力尽可能的与系统正常运转前的温度一致，并及时排查问题。一般要停机后主要先检查的是炉膛口、挡风板、送风机和引风机等部位，详细检查完毕以后可以试着重新启动。重启时蒸汽与金属面的受热差尽可能控制在3℃/min范围内，压力控制在0.3MPa/min范围，速率控制在3℃min范围内，炉膛的通风量保持在10min左右。

结语

总而言之，超临界锅炉高温受热面氧化皮的防治要从易于产生氧化皮的因素抓起，并且及时检查和维护锅炉系统，尽可能减少管内氧化物积垢，影响锅炉运行效率。

参考文献

[1]杨红权.600MW超临界机组锅炉高温受热面氧化皮集中剥落原因分析及防治措施[J].神华科技,2009,7(03):31-33+39.

[2]李振华,张仁海.600MW超临界锅炉受热面氧化皮生成原因分析及防治措施[J].河北电力技术,2015,34(S1):54-55.

[3]蒋云.试析660MW超临界锅炉高温受热面氧化皮的产生原因[J].通讯世界,2015(22):155-156.