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超临界机组高温受热面氧化皮脱落分析与处理措施

摘要:本文介绍了信阳电厂#3机组过热器、再热器氧化皮快速增厚、剥落的

状况，对机组有关运行数据和给水加氧情况进行了统计分析，参考有关研究资料，

对氧化皮问题的成因进行了初步的分析和探讨，寻求氧化皮快速生长脱落的原因

和防止此类问题发生的途径。

关键词：超超临界机组；给水加氧处理；氧化皮

0引言

信阳电厂#3机组于2009年3月通过168h试运正式投产，其锅炉为东方锅

炉厂生产的DG2000／26.15-II2型一次中间再热、超超临界参数变压运行、带内

置式启动旁路系统的本生直流锅炉。投运初期给水采用加联氨的还原性处理方

式。2010年3月，给水处理方式由还原性处理AVT（R）转为氧化性处理OT，

共设凝泵出口、除氧器入口、除氧器出口、省煤器入口4块氧表进行监控。2010

年10月机组停运小修，检查时发现过热器、再热器氧化皮普遍快速增厚并已发

生剥落沉积。

1高温受热面检查情况统计表（见表1）

表1氧化皮剥落超标统计表

高再氧化皮剥落沉积物样品尺寸比高过的大，视比重小。分析结果显示高过

氧化皮样品中铁氧化物以四氧化三铁为主（60%），高再氧化皮样品中铁氧化物

以三氧化二铁为主（60%）。进行内窥镜检查的典型图片如图1。

图1高过原位氧化皮沉积量的内窥镜检查典型照片

2氧化皮生长脱落造成的危害

蒸汽侧脱落的氧化皮屑一部分会落入蒸汽管道底部，一部分会被高速蒸汽流

带出过热器、再热器。掉入管子底部的氧化皮逐渐聚集，将管子堵塞，使管内蒸

汽流量降低，最终导致管道受热面温度异常上升甚至超温爆管。

剥离的氧化皮被带入汽机后会使主汽门卡涩，威胁机组的安全运行，产生固

体颗粒侵蚀，造成汽轮机喷嘴和叶片侵蚀损坏；剥离的氧化皮被蒸汽携带进入疏

水、抽汽系统后，容易沉积在系统死角，堵塞疏水管、阀门等，给正常生产造成

很大的影响。

如果脱落的氧化皮未被精处理系统全部截留，极少部分细微颗粒会穿透精处

理混床，严重污染水汽品质，最终造成锅炉受热面沉积率上升。

在机组每次停运后，还需请专业人员对受热面进行磁力检查，判断氧化皮的

脱落堆积情况，发现脱落时需割管进行人工清理，使得每台机组的检修时间增加

5-7天，检修费用增加几十万元，若清理不彻底，在启机后极易造成管道的堵塞

引起超温爆管。

3氧化皮形成和脱落的影响因素分析

氧化皮的形成是一个氧化还原化学反应，其原因和影响因素主要集中于温

度、材质、氧化剂（水工况氧化性）三方面，并相互交织。

3.1受热面的温度影响

氧化膜的形成脱落与温度有关，本次对屏式过热器检查，超标率只有0.3%，

其运行时管内蒸汽温度为480℃~520℃，而高温过热器与高温再热器管的管屏则

经常超过600℃。

钢表面在蒸汽中生成氧化膜是个自然的过程，在开始时，膜形成很快，一旦

膜形成后，进一步的氧化便慢了下来。但当锅炉受热面金属温度高于金属适用抗

氧化温度时，会造成受热面管内氧化皮快速生长，温度愈高，氧化皮的生长速度

愈快。

氧化层剥离有2个主要条件：一是氧化膜达到一定厚度；二是温度变化频繁、

幅度大。过热器或再热器钢材的热胀系数一般在（16-20）×10-6/℃，而氧化皮的

热胀系数一般在9.1×10-6/℃，由于热胀系数的差异，温度变化时二者的热胀冷

缩变形很不协调，在其间产生较大的热应力，当氧化层达到一定厚度，温度发生

变化尤其是剧烈或反复变化时，其热应力值超过脆性氧化皮的抗拉/抗压强度及

其与金属基体的结合强度，就会引起氧化皮破裂并从金属表面剥离。剥落的氧化

皮随蒸汽流动。一部分被带入汽轮机，一部分在垂直管屏的U形弯头底部沉积，

阻碍蒸汽流动，引起炉管过热爆管。

信阳电厂#3机组末级过热器共设40个壁温测点，均在炉膛顶部的大包内，

末过壁温报警值为626℃，出口蒸汽温度高报警值为608℃。当机组运行于非稳

定工况时（如升、降负荷，断煤，以及启、停上层磨煤机等），锅炉主、再热汽

温控制不佳，容易出现超温现象。

据统计，2010年01月份至10月份#3锅炉主、再热汽温均存在超温现象。

一般超温时间在3min~4min，温度在620℃以下，但最长超温时间达12分钟，

最高温度达628℃，资料显示，蒸汽温度一般比管壁温度要