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1、减少机组氧化皮的生成与剥落，防止机组超温爆管,华电芜湖公司发电部乙值QC小组,编写：洪文超发布：潘国辉,前 言,早在上世纪60至70年代，国外就将蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离作为重点进行过研究，结果认为蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离主要是由运行工况变化及通流部件的选材等方面因素所决定的。但由于此问题涉及设计选材、机组运行等多种因素，目前难以全面解决。在我国火力发电厂亦曾发生过许多大机组过热器、再热器管堵塞爆管、主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题，造成了机组可用率降低和经济损失。虽然已采取了不同方式的处理，但就其产生原因、规律及防治措施还未进行专门系统的研究。可以预见随着机组向超
2、临界甚至超超临界参数发展，此类问题将会更为突出。,小组概况,小组成员,Action：总结阶段,Plan：计划阶段,Do：实施阶段,Check：检查阶段,Plan：计划阶段,选题理由,近年来大型火力发电机组在投产10000到15000小时后相继发生了一些高温锅炉管氧化层剥离的问题，导致机组超温爆管现象，严重影响机组安全、经济运行。,通过治理，尽量减少机组爆管现象发生,降低机组氧化皮的生成与剥落，减少机组爆管,课题,现状,要求,活动计划,制表：洪文超 制表日期：2013年01月15日,现状调查,现状调查一：与我公司同类型电厂,调研电厂一： 河源电厂于2009年01月投产，2013年10月#1机组检
3、修期间发现锅炉二、三级过热器出现大量氧化皮堆积，割管900多根。,现状调查,现状调查,调研电厂二： 大唐吕四港电厂于2008年08月投产，2010年四台660MW锅炉全部出现大面积氧化皮剥落、堵管现象，2011年四台锅炉无法维持运行，最终进行锅炉受热面改造，炉管更换。,现状调查,我公司于2008年06月投产，2011年5月和2012年5月利用停机机会对#1锅炉高温受热面进行氧化皮脱落堆积检测。经检测分析，发现多只弯头存在氧化物脱落堆积，需割管清理，最多者有氧化皮150克。,现状调查二：我公司情况,设定目标,鉴于国内大型火力发电机组氧化皮剥落所引起的超温爆管现象极其普遍，严重影响机组安全稳定运行
4、和经济效益。我们决心以公司减少机组氧化皮的生成与剥落，减少机组爆管为课题，深入讨论如何减少氧化皮的生成与剥落以及堵管，减少机组因超温爆管引起的非停次数，为公司赢得更大效益。,原因分析,氧化性能图,当温度在450570，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3和Fe3O4组成，Fe2O3和Fe3O4都比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。而在570以上，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO三层组成（FeO在最内层），其厚度比约为1：10：100，即氧化皮主要是由FeO组成，FeO是不致密的，破坏了整个的稳定性，氧化膜易于脱落，且温度越高，反应速度越
5、快，生产的FeO 越多，如果再有温度压力等突变，而三种物质的热膨胀系数等不同，就更容易产生氧化膜断裂剥落，使铁再次暴露在外面，氧化过程就会继续下去。,原因分析,末级过热器,后屏过热器,末级再热器,原因分析,制图：洪文超 制图日期：2013年03月25日,通过原因分析得出五个影响因素，针对每个影响因素展开要因确认。,影响 因素,要因确认一,受现代制造工艺影响，管材耐温极限难有进一步提高。,要因，但目前无法解决,制图：洪文超 制图日期：2013年5月10日,要因确认二,目前机组参数调整稍显粗糙，不够精细，金属壁温在机组启停、负荷变化等工况下波动较大，且有时因调整不够超前、调整度把握不好导致各参数（
6、主要是温度、压力）呈周期性波动。,要因,制图：洪文超 制图日期：2013年5月10日,要因确认三,机组检修时加强与检修部门沟通，加强检修质量管理，防止检修残存物留于管内，造成工质阻塞，金属管壁超温，加速氧化皮的生成与剥落。,非要因,制图：洪文超 制图日期：2013年5月10日,要因确认四,加强启停机时对氧化皮的处理，防止氧化皮沉积在高温受热面区域，造成工质阻塞，金属管壁超温，氧化皮剥落。,要因,制图：洪文超 制图日期：2013年5月10日,要因确认五,非要因,制图：洪文超 制图日期：2013年5月10日,要因确认,制图：洪文超 制图日期：2013年5月10日,影响 因素,经过要因确认得出高温管
7、壁温度和变温率控制不合理、氧化皮清理为主要因素。,主要 因素,制定对策,制表：洪文超 制表日期：2013年5月16日,综上所述，制定对策表如下：,Action：总结阶段,Plan：计划阶段,Do：实施阶段,Check：检查阶段,Do：实施阶段,对策实施,机组启动各阶段，凝水、给水、炉水品质合格 合理控制上水速度及温度，上水速度60-100T/H（热态启动时上水流量50-70T/H），冷态上水温度一般控制在30-70。夏季上水时间不小于2小时，冬季上水时间不小于4小时为宜。 锅炉点火后，任何情况下（包括锅炉极热态启动）必须保证流经水冷壁炉水流量515T/h。省煤器进出口炉水极限温差105。亚临界
8、压力下，省煤器出口水温应低于饱和温度10。应严格控制各受热面金属温度变化速率和升压率：水冷壁出口的极限升温速度220/h(1小时平均值)，105/10min(10分钟平均值)；主汽升温率按1.5/min控制，不超过2/min；升压率按0.05MPa/min控制，不超过0.1MPa/min（调节尽量不使用减温水）。各受热面金属壁温不超限，温升率4/min。 锅炉点火直至机组并网前，严格控制炉膛出口烟温560 锅炉热态启动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉风烟系统要与其他系统同步启动。风烟系统启动后，炉膛通风量按35%控制，在完成锅炉吹扫后立即点火，点火后要尽快投入燃料量，控制屏过、末过、末再
9、的温升率5-6/min，重点防止锅炉金属温度降低。 机组并网后一周内，应尽可能维持高负荷运行，清扫管内残存的氧化皮。主再热汽温降温运行一周（590）后按2/天升至定值600。,启动阶段,运行阶段,停机阶段,对策实施,加强各级受热面金属温度变化监视，金属温度超限时可降低主再热蒸汽温度运行或降低机组负荷，并积极查找原因进行处理，严禁锅炉超温运行。 启停制粉系统特别是启停A磨时，应重点加强锅炉水冷壁区域温度监视及控制。 锅炉正常运行时.过热汽温在35%100%BMCR负荷范围时，保持稳定在605，偏差不超过5。两侧蒸汽温度偏差小于5； 煤水比是调整主蒸汽温度的主调手段，减温水是辅助手段，锅炉低负荷运
10、行时要尽量避免使用减温水，使用减温水时，减温水流量不可大幅度波动。 锅炉正常运行时再热汽温在50%100%BMCR负荷范围时，保持稳定在603，偏差不超过5。两侧蒸汽温度偏差小于10，烟气挡板开度应在4060%范围内，事故减温水全关。 再热器主要采用烟气挡板调温、并辅以摆动燃烧器调温，喷水减温仅用于事故减温。正常运行中喷水减温尽量避免开启，在使用喷水减温水时，应保证减温后蒸汽有20以上过热度。,启动阶段,运行阶段,停机阶段,对策实施,停机操作全过程中负荷变化率13.2MW/min，任何情况下均应控制锅炉金属温度变化率1.0/min，受热面壁温、任意两点间的温差不超过50。 各负荷阶段对应的主、
11、再热汽温严格参照右表控制。温度变化率按1.0/min控制（1.2/min），每降低30，保持稳定10min。应尽量避免减温水的投用，必须使用减温水时，则要以投用减温水以一级减温水为主。 当CCS投入时，机组滑压运行(0.3MPa/min)。 CCS退出后，手动调整变化率0.05MPa/min，锅炉熄火后，压力下降速率0.3MPa/min。,启动阶段,运行阶段,停机阶段,锅炉熄火后，以30%的风量吹扫完毕后，停运送、引风机，维持炉底水封进行闷炉：18小时后(建议36小时以上)，或锅炉过热器出口烟气温度120时，锅炉自然通风冷却，破坏炉底水封。 锅炉自然冷却过程中，应控制水冷壁降温速度0.25/m
12、in；锅炉快冷期间，水冷壁金属温度下降速度0.5/min。,对策实施,启停机阶段,做好停炉防腐工作，防止过热器、再热器弯头积水造成停运腐蚀，锅炉抽真空以及预热烘干的保养方法。 在机组启停机期间利用机组本身的一、二级旁路系统对锅炉过热器、再热器进行蒸汽吹管，通过监测凝结水中铁含量的变化判断是否有氧化皮脱落。 停炉锅炉放水时，水冷壁炉管氧化皮、沉积物冲洗操作方法。,Action：总结阶段,Plan：计划阶段,Do：实施阶段,Check：检查阶段,Check：检查阶段,效果检查,机组启动参数控制：,制图：洪文超 制图日期：2013年11月25日,温度平稳增长，无反复,压力平稳增长，无反复,效果检查,
13、机组运行参数控制,制图：洪文超 制图日期：2013年11月25日,负荷波动温度波动小，不超限,效果检查,机组停运参数控制,制图：洪文超 制图日期：2013年11月25日,降温降压缓慢不超限,效果检查,制图：洪文超 制图日期：2013年11月25日,目标实现柱状图,目标实现了！,非停次数,效益评价,200万元/年,效益评价,用煤：880吨。（数据来源：点火（37.5吨）热态冲洗（75吨）升温升压（120吨）冲转（20吨）中速暖机（120吨）全速、并网、初负荷暖机（70吨）启磨升负荷（160吨）切缸、启小机（85吨）湿干态转换、升负荷至330MW投AGC（200吨）。原煤价格按当前的580元/吨计
14、算，费用约51.04万元。 用油：单机启动时，启动炉用油约35吨，不包括主机锅炉用油。（启动炉用油，根据2008年7月9日冷态开机数据、启动炉负荷及时间估算）。燃油价格按6000元/吨计算，费用约20.3万元。 用水：1500吨。除盐水按10元/吨计算，费用约1.5万元。 加药：氨水18kg，联胺10kg。氨水按3元/kg，联胺按40元/kg计算，费用约54400454元（0.045万元）。 用电：20万kWh。外购电价按照0.7825元/kWh计算，费用约15.6万元。 费用计算：51.0420.31.50.04515.688.485万元。,如果超温爆管停运消缺，短期停运后冷态启动所需费用测算：,通过措施的实施，我公司2013年未出现因超温爆管机组停运消缺现象，按每台机组四管泄漏平均1.2次/年计算，,可创造效益：88.485*1.2*2=212.364万元,Action：总结阶段,Plan：计划阶段,Do：实施阶段,Check：检查阶段,Action：总结阶段,巩固措施,巩固措施一：,巩固措施二：,制图：洪文超 制图日期：2013年11月28日,Thank You !,
