某电厂4号超临界锅炉运行不到4 000 h,即发生高温过热器爆管,其主要原因为高温过热器管内壁的氧化皮层脱落,聚积在U型弯底部,减小了管道的通流截面,增加了蒸汽的流通阻力,管子内蒸汽流量相对减小,严重减弱了对管子的冷却效果,造成了高温过热器管短期过热爆管。
锅炉运行中,高温过热器受热面钢材内表面在高温水汽中生成氧化皮。在570℃以下,生成的氧化膜是四氧化三铁、三氧化二铁。当超过570℃,氧化膜由最内层的FeO、中间层的 Fe3O4组、最外层的e2O3组成。锅炉主蒸汽温度是571℃,在该温度下运行,管内壁氧化皮会快速增长。氧化皮和基材的热膨胀系数有较大差异,当运行中有段时间快速温变时,氧化皮容易脱落,脱落后基材暴露在蒸汽中,而氧化皮初期氧化速度很快,导致反复脱落,反复氧化。脱落的氧化皮聚集在管的某段,从而造成该管内部气体流量急剧减小引起超温爆漏。
各电厂结合生产经验,总结出几种预防措施,来减少氧化皮的危害。
机组启动控制措施:
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在机组启动过程中,控制相邻屏间管壁或同屏各管壁温差小于20℃;ZS-1061远红外辐射涂料能降低这种温差;
机组启动时,蒸汽升温、升压应同步进行。
机组启动过程中,尽量通过燃烧调整控制汽温,严禁大量投入减温水。ZS-1061涂层能辅助控制汽温,使蒸汽升温、升压更平稳。
机组运行中的措施:
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控制减负荷速率、蒸汽温下降速率,避免降负荷速率过快引起汽温突变导致氧化皮集中脱硫。ZS-1061涂层的存在能降低这种控制的难度。
停炉过程中主要是降低燃料为主要手段,减温水用量为辅助。
更换过热器的材质为超细晶粒度、抗氧化不锈钢材质,可相对减缓高温过热器管内壁的氧化速度,相对减少氧化皮的剥离。