摘要：本文针对锅炉高温受热面因氧化皮爆管问题进行分析，并提出了相应的优化措施。

    0 引言
    锅炉高温受热十分常见，但是在受热的过程中常因氧化皮脱落等问题而引起爆管等安全事故，尤其是在临界机组受热的情况下，其安全运行的稳定性必然大幅降低。为了消除安全隐患，就需要对锅炉高温受热面因氧化皮爆管问题进行有效防治。

    1 爆管问题分析
    1.1抢修停炉时强制冷却
    机组停运时的受热面管降温速率是通过计算安装在炉膛外部的顶棚大罩内测点显示的单位时间内的温度变化得到的。当机组停运后，顶棚大罩内测点显示的是棚内温度的变化速率，但顶棚内有较多的管屏和受热面集箱，所以顶棚内的温度在短时间内会较高，顶棚内散热慢，管壁的冷却速度也会随之减慢；同时，受到管道通风的影响，顶棚内管壁的温度变化速率远远小于炉内受热面管壁的温度变化速率。虽然在机组停运过程中所依据的管壁温度变化速率并没有超出技术要求，但在实际情况下，炉内的管壁变化温度已远远超出预期的技术要求。顶棚内的温度变化会使得棚顶因为氧化皮拉裂而出现脱落，并在蒸汽出口下部弯头处堆积，导致管路流通面积减小，使管道处出现因热量过高而爆管的现象。
    1.2抢修后机组启动过程中减温水投用不当
    末级过热器进口集箱应选用三通结构，在启动机组的过程中需控制好流过管壁末端的温度，投入二级的减温水，此时管壁内的蒸汽流量较小。当减温水的雾化不良时，减温水会集中进入到个别管排，使得管壁的温度发生较大变化，出现管壁氧化皮集中剥落的状况，造成管内流通面部分或完全堵塞，最终导致爆管。
    1.3影响氧化皮剥落的因素
    管壁的氧化皮剥落条件有两个：一是当多层氧化层达到一定的厚度时，不锈钢厚度为0. 1mm，铬钥钢的厚度为0. 2～0. 5mm；二是需要判断金属材料与氧化膜之间的应力是否达到一个临界值。管壁的氧化皮剥落还由金属材料自身决定。在实际情况中，氧化皮属于金属化合物的混合物，剥落情况会随金属材料膨胀系数的不同而发生变化，易生成氧化膜的管壁是奥氏体不锈钢TP247H和铁素体T91钢。对剥落管壁控制不当时，会出现堵塞管道的现象，从而引发超温爆管的泄漏事故。

    2 控制策略
    2.1制订完善的《防止氧化皮集中剥落的技术措施》
    （1）根据不同的氧化皮剥落情况，明确规定机组启动过程中的不同阶段的升温速率及带负荷后的72小时内主蒸汽温度控制范围。
    （2）作出与机组启动过程相关的减温水投用规定，有效防止因减温水投入不当而造成管壁氧化皮爆管。机组启动的过程中尽量通过一级减温水来调整主蒸汽温度；80MW负荷以下时，尽量少投用二级减温水，减少末级过热器管壁温度的变化速率。对于减温水的使用，需要保持其开度变化≤5 %，相邻两次投入减温水的时间间隔应大于5min，并在减温器后的水温稳定后方进行下一步的操作，同时减温器后的温度需保持有50℃以上的过热度。
    （3）在机组正常运行过程中，需明确管壁的超温处理方法、高温受热面管壁的温度监视情况、机组升降负荷中的主蒸汽和再热蒸汽温度变化速率、制粉系统的运行方式及吹灰制度。
    （4）对于机组停运过程中的停机方式、主蒸汽和再热蒸汽温度变化速率、主汽温调节方式及停机后的保养方式都需要明确规定。
     2.2修订《启动过程中大流量冲洗技术方案》
    在《启动过程中大流量冲洗技术方案》中需明确启动机组过程中的安全措施、注意事项、大流量冲洗的方法和控制参数。在机组启动初期，需对高、低压旁路的受热面进行大流量的冲洗，及时排出上次停机过程中滞留在管内的氧化皮，避免氧化皮导致管内流通面积变小，从而出现超温爆管的情况。
     2.3开展技术攻关工作
    为了查找影响氧化皮剥落的因素，需要以燃烧试验、安装测点为基础，对设备的寿命进行评估，从而指导受热面的改造、检修、检查工作。
    （1）在末级过热器的高温段增加6个炉内壁温测点，在炉外增加85个壁温测点，通过试验比较炉内、外壁的实际温差，由炉内的T23管允许运行的温度推测炉外壁温度。为了避免报警温度设置不合理，T23管长期处于超温运行状态，产生的氧化皮影响机组使用寿命并导致集中剥落爆管事件的发生，需将主蒸汽报警温度由610℃改为600℃。
    （2）燃烧试验需要在不同负荷、机组启停、燃烧模式等24种不同的工况下进行，找出影响末级过热器左右侧吸热偏差及炉内汽温、壁温剧烈波动的因素。通过优化机组运行方式，使得末级过热器屏间吸热偏差降低，减慢管内氧化皮的生成，避免因氧化皮的剥落而出现爆管现象。
    （2）进行不同负荷、燃烧模式、机组启停和变负荷过程等24种工况下燃烧试验，找出影响末级过热器左右侧吸热偏差及炉内温、汽温剧烈波动的因素；通过优化运行方式降低末级过热器屏间吸热偏差及炉内管壁温度，减缓氧化皮的生成，综合治理因氧化皮剥落而产生的超温爆管问题。相关研究表明，600MW工况下，末级过热器屏间吸热情况趋于均衡，峰值温度随之降低，且不同材料在热膨胀过程中表现的情况也会有所不同，所以管道应尽可能选用抗热性能较好的材料。
    （3）研制并应用末级吸热器的壁温在线监控系统。基于24种工况下的炉内、外壁温测点燃烧试验数据，通过壁温在线系统能够解决以下问题：①可在线监控危险管道和管屏所在位置的炉外壁温测值和炉内壁温计算值，避免爆管事故的发生；②区分使管壁温度升高的特定因素，通过合理调整，避免管壁出现超温现象；③计算管壁中氧化皮的厚度，评估管壁剩余寿命，为检修设备提供科学、准确的依据。

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