江苏华美热电公司检修部江苏徐州221141
摘要：江苏华美热电公司是徐矿集团独资子公司，其二期锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司生产，DG1150/25.4-Ⅲ型循环流化床，为超临界变压运行直流锅炉。两台机组分别于2016年1月和2月通过168后直接进入商业运行。东方锅炉厂主设计师最初认为该型号锅炉的高温过热器不会产生氧化皮，经过两年来运行，事实证明高温过热器管屏不仅会产生氧化皮，而且会造成一定危害，威胁锅炉安全运行。特总结一下，为以后机组安全稳定运行及同类机组提供借鉴。
关键词：循环流化床锅炉；氧化皮；危害；预防
循环流化床锅炉技术日益成熟，十几年前行业总结循环流化床锅炉三大难题：给煤、排渣、磨损，经过数年业内技术人员不懈努力改进，基本上有效解决这几大难题。随着循环流化床锅炉的升级换代，超临界循环流化床锅炉在各地陆续上项目，350MW超临界循环流化床锅炉已投运二十余台，新的问题陆续暴露出来，其中高温过热器氧化皮问题就是其中之一。和超临界煤粉炉不同，由于剥落的氧化皮大都堆积在管子底部弯头处，但该处均覆有耐磨浇注料，不能像煤粉炉可以利用仪器进行检测弯头处氧化皮堆积量，而覆有耐磨浇注料的管屏无法利用仪器进行检测，全部砸掉浇注料检测或割管检查均不现实，工作量太大。若不处理，很难保证在锅炉启动后部分高温过热器和高温再热器管屏不会超温。像350MW循环流化床锅炉启动一次要耗费近百万，且频繁启停对机组也存在较大危害。
氧化皮危害案例分析及处理：2017年10月16日启动#1锅炉过程中一高过屏超温，最高温度短时间达670度，排除温度测点问题，被迫紧急停炉。经割管检查，发现超温管段弯头处积聚较多剥落氧化皮导致堵塞，由于采取措施得当，避免一起爆管事故。2018年7月5日同样是#1锅炉启动，高温过热器屏1温度测点6、温度测点9及高温过热器屏3的温度测点31三处超温，其中温度测点6温度最高达643度。
江苏华美热电公司高温过热器管子规格为Φ63.5×12，材质SA-213TP347H。
表1：管子的设计压力和对应最高温度
注：
1、此处管子对应的温度指炉内最恶劣点的管壁温度；
2、管子偏差按8%计算。
该公司#1锅炉2018年7月5日夜间点火启动，启动初期高温过热器各屏温度测点正常，直到6日下午18点，该测点温度达640度，随即安排检修人员对炉顶该处测点位置拆除保温，确定温度测点测量准确，该根管子明显比其他管子略红。确定该管子因集中脱落氧化皮导致通流面积减小，通过的蒸汽介质下降，导致该管超温。临时采取措施，利用升降负荷来对蒸汽介质流量和流速进行波动，以便冲散堆积在弯头处氧化皮，同时短时开启向空排气门，以扰动气流冲散氧化皮。但效果不甚明显，该管从最高温647度降至630度，仍在超温范围，该处管壁温度设定594度报警，考虑锅炉厂设计时存在较大余量，在保证安全的前提下，适当降低过热气温，增大过热气温流量，尽量保证该处温度在608度以下运行，短时不超620度，维持短期运行，择机借助调停机会消除。
氧化皮产生机理及环境：通常情况下，水蒸气在高温环境下，蒸汽中的氧会与受热面管道的金属元素发生化学反应。当受热面管道温度大于570摄氏度时，铁的氧化速度就会快速增加，超临界循环流化床锅炉高温过热器、高温再热器温度基本上都在这一范围。当管壁温度达到600摄氏度左右时，高温高压的水蒸气分离出来大量氧气就会与受热面管壁中的Fe生成四氧化三铁，即在管道内壁形成氧化膜。在受热面高温管道内形成的氧化膜，在初期会较快形成，在形成之后则会明显减慢。长期积累，尤其是在管壁超温情况下，则又会剧烈形成。运行工况不稳定，受热面管壁温度起伏较大，形成的氧化皮就会慢慢产生裂纹，这主要是管道内壁附着的氧化皮和管材的膨胀系数不同所致。这种裂纹会逐渐扩大直至剥落。对于超临界循环流化床锅炉，其高温过热器和高温再热器工作范围基本在570摄氏度上下，所以说在其内壁产生氧化皮是不可避免的，所以减缓氧化皮生成，防止氧化皮集中剥落才是解决氧化皮危害的关键。
氧化皮危害的预防和治理方案：综上所述，搞清受热面管道氧化皮生成的机理，采取有效措施治理氧化皮带来的危害。氧化皮若集中剥落，很容易堵塞管道，造成通流面积减少以至于管子超温，若超温又必须停机处理，不仅会影响经济效益，也会在同行业带来负面影响。管壁超温严重会造成爆管几率大大增加，损失将会更大。如何解决氧化皮带来的危害，我们目前从下面几方面着手解决问题，避免或减小氧化皮带来的危害。
我认为解决氧化皮危害问题，要分几步走：
1.如何做到在运行过程及启停机组过程不产生或少产生氧化皮，这点最为重要，也就是预防为主，规范操作，比如锅炉启动严格控制温升等措施，尽量不要因操作过程不规范而无节制的产生氧化皮。
2.对已经产生氧化皮，如何在现有设备基础上即不增加任何投资，采用一定措施，如人为导致负荷波动、间断开启向空排气等措施，来冲散堆积在弯头处氧化皮或消化吹出部分氧化皮。
3.对大量产生及剥落氧化皮，在没有更好效果清除，只有停机割管处理。但氧化皮在运行期间很难大量或集中脱落导致堵塞，大部分是在启停期间会集中产生并剥落。一旦正常运行，这点基本上可以杜绝或避免，最起码该运行周期氧化皮不会造成危害的。
4、锅炉运行几年后，高温过热器及高温再热器管壁附着的氧化皮，在一定环境条件下，则会发生剥落，严重的会大面积造成管道堵塞，造成超温，另外部分剥落的氧化皮也会堆积在进口集箱，建议借助机组大修期间，对锅炉进行酸洗，以便彻底清除管壁、集箱附着和堆积的氧化皮。
具体方案如下：
锅炉高温氧化皮水冲洗方案
1、冲洗方式：在锅炉2台疏水泵后搭接2路¢273，材质304不锈钢管道至高温过热器和高温再热器出口堵阀，在锅炉361阀后搭接管道与疏水泵进口门后管道连接，利用给水系统对锅炉进行上水，沿汽水流程上水至一级中过出口集箱。开启361阀，对疏水泵及疏水泵至堵阀连接管道注水。开启疏水泵，对高过或高再进行上水冲洗，同时维持一级中过出口集箱处0.5MPa压力，略大于疏水泵压力，形成循环冲洗。冲洗期间，通过高过进口集箱、二级中过出口集箱进行放水，排出氧化皮。
2、在疏水泵出口安装滤网，待启动疏水泵冲洗2小时后，停止冲洗，解列滤网清理杂物。然后再次启动疏水泵冲洗，如此反复可将堆积在高温过热器和高温再热器弯头处氧化皮冲走，达到最终目的。
氧化皮冲洗系统投资预算：
两台锅炉建设投资均需新建DN273冲洗管道300米，材料费用约40万元，施工费约35万元，共计75万元。
经济效益分析：
氧化皮危害较大，若因氧化皮堵塞致爆管事故一次，造成直接和间接损失或超数百万。所以一台机组投资40万元，产生的效益也许看不出来，但能有效避免因氧化皮造成的危害，那不是用投资几十万元来衡量的。
参考资料：
[1]陈宗金.循环流化床锅炉主汽温度控制系统优化调试分析[J].防护工程.2014.（9）.364