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1、超超临界锅炉屏过超温分析及预防措施摘要：本文对某超超临界机组锅炉启动后屏式过热器某点频繁超温进行了分 析，对可能产生的原因进行深入分析。通过技术分析，排除了管壁产生氧化皮和 测点故障原因，基本确定了超温的最大可能原因，并提出了一系列预防措施。关键词：超超临界 氧化皮 超温某厂锅炉为东方锅炉厂制造的DG2127-29.3-II型超超临界、变压运行，一次 中间再热、单炉膛平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构直流 炉，采用两台三分仓回转式空气预热器，n型布置。过热蒸汽额定蒸汽温度605C 再热蒸汽额定蒸汽温度623C，机组于2020年7月11日转入商业运行。一、事件经过该机组临修后于2
2、022年2月 6日晚点火启动， 2月 7日 05：53分屏过出口 温度逐渐升高，16：15汽轮机转速从2350升至3000转，直至2月 7日 16：41 分，2号炉屏式过热器出口壁温测点6与周围测点（与壁温4，5，7，8相比）变 化趋势一致，温度数值基本相同。自2月 7日 16：41开始，在整体壁温逐渐升 高过程中，屏式过热器出口壁温测点6逐渐与其他壁温拉开差距，温度数值始终 高于周围壁温测点，但都保持相同变化趋势。截止2022年4月该点超限次数共 计94次，其中机组启动后超限次数占93次，其他运行期间未出现长期超温过热 现象。根据SIS壁温超限趋势及点表对应，屏过右侧壁温6点位置在右数第3屏
3、后 屏出口管段第 1 根管，此管道材质见下表。表 1：屏式过热器出口管段材质及动态报警温度管位置材质外壁报警温度包出口段T92出口段TP310HCbN.58MPa14.88MPa11二、超温分析2.1. 钢材氧化皮产生分析受热面管材抗氧化性能。抗氧化性能越差，氧化速度越快，其中合金内Cr 含量影响最大。Cr含量越高，其氧化速度越慢。TP347H是奥氏体型不锈耐酸钢, Cr含量在17%-20%。HR3C钢(SA-213TP310HCbN)是一种新型奥氏体耐热钢，Cr 含量在25%以上。各种常见管材氧化皮生长速度顺序：T91TP347Hsuper304 HR3C。氧化皮堆积管壁超温表现形式：a.随
4、着负荷升高壁温也随之升高，并在负荷达到最大时，管壁温度也达到了 最大。b.在机组负荷变动过程中，壁温随之波动，有时表现壁温波动剧烈。C.氧化皮脱落堆积是由于某区域温度较高，长时间处于临界点，在温度骤变的情况下由于氧化皮与管壁表面的线膨胀系数不同导致脱落,氧化皮堆积表现在 一个区域不指在某根管道上。截止目前该机组经历过 1 次 C 修 2 次临修，其中 C 修期间对三大屏氧化皮进行检查，未发现有氧化皮脱落堆积现象。2.2. 异物堵塞分析（1）由于屏式过热器采用混合集箱与分配集箱原则，每个分配集箱对应前 后屏的进出口受热面，且进口管道第 1 根管道为保证流量不采取节流形式，从第 2 根开始向内节流
5、孔径逐渐减小（详见图 1）一烟代向图 1：分配集箱展开图2020 年该厂另一台机组 C 修时在屏式过热器左数第 5 屏前屏从外往内数第23根“U”形弯处发现23根焊丝及少量铁屑，此处管道材质为super304管径为 45*9mm，设计通流面积为27mm,但此处存在节流孔实际通流面积为11.5mm。发现 异物后对整根管段进行检查，未发现由于过热导致胀粗现象。目前确认壁温超限点右数第3屏后屏第1根管道，基建期遗留物小概率会同 过前屏进入后屏。2.3. 测点校验对75.2米处炉右壁温远程智能终端接线盒内进行检查，经核查进线毫伏测 量值与 DCS 显示数值相同。因智能前端接线盒至 DCS 为总线集成通
6、讯，为排除总 线通讯问题，将临近的屏式过热器出口壁温 5 出线接致原壁温 6 通道，观察一天 原壁温 6 测点 DCS 显示数值与壁温 5 相同，确定智能前端接线盒致 DCS 通讯无问 题。对大包顶接线盒内进行检查，对备用芯（炉膛内壁温元件出线共 2 组，其中 一组为备用芯）进行检查测量，经核查备用芯测量毫伏值与在用芯数值相同，且 与临近壁温对比，毫伏值高出2mv左右，对应偏差温度为50C。为便于观察，将 出线倒致备用芯端子，壁温数值无变化，排除炉顶大包接线箱问题。可能故障原因分析：a. 温度元件老化，测量线性发生变化，导致存在偏差，但此元件存在备用芯, 所测量数值与所用元件相同，且在元件根部
7、调换温度 5 补偿电缆，数值均显示正 常。b. 温度元件集热块固定处发生变化，实际测量部位发生变化，测量温度也随 之发生变化。鉴于大包结构为密闭性结构，不与烟气直接接触。从能量平衡角度 考虑如温度元件脱落，空气导热系数比钢材低，温度会偏低，而目前现象为偏高 与实际现象不符。三、案例分析3.1. 沈东、长山电厂高过、屏过超温情况对比分析：2021 年 9 月机组检修时，对屏过、高过进行氧化皮检测，发现屏过 163 根管 氧化皮超标；高过 220 根管氧化皮超标。机组检修完成后进行启动，发现高过 8 屏和17屏管壁温比其他管屏均高40-50C，但负荷一直在165MW运行，后续进行 升负荷至329M
8、W时，该屏壁温突增至最大值比其他管屏高出约60-70C后突降， 此时发现四管泄漏装置报警。长山电厂在 2016 年检修期间增加屏过壁温测点，启动后发现屏过 67 点壁温 超限，后停机对此管屏进行割管检查未发现有氧化皮或异物堵塞。同时，检查入 口集箱节流孔处，未见有异物堵塞，观察该管道未见高温腐蚀现象。后续在该管 上又增加 167/168 两点（该管道上有 3 个壁温测点），但壁温超限问题未改变。与该机组对比：(1) 沈东、长山电厂高过、屏过材质为T91+TP347H，该机组屏过材质为HR3C，比沈东电厂管屏材质在氧化皮生成速率高2个等级。(2) 从壁温曲线来看两厂壁温超限在稳定负荷下，与其他正
9、常壁温点未同 步，有明显的高低波动。另外，在升负荷时超限壁温点会出现突升情况。该机组 壁温超限点与其他正常值同步，同时随负荷升降未出现较大波动现象。图 2：壁温超限点对比图3.2. 托电五期高过受热面壁温超限情况：托电五期10号机组高过第18屏测点11与其他点正常运行中升高35-40C,变化趋势同该机组类似。利用停机机会对此管屏进行割管检查未发现有氧化皮或 异物堵塞。检查高过入口集箱节流孔处，未见有异物堵塞，观察该管道未见高温 腐蚀现象。托电五期运行中加强壁温控制，防止超温出现，停机检查未发现管子 异常，启机后仍然偏高，启动两次后该测点壁温值恢复至正常，同周围管子壁温 无偏差，运行控制恢复正常
10、控制。(1) 托电五期10号机组高过材质与该机组高过、屏过同为HR3C，材料等级 一致。(2) 根据壁温超限趋势，与该机组类似，在负荷稳定情况下超限壁温与正 常值基本同步，同时随负荷升降未出现较大波动现象。四、结论1. 2022年1月东方锅炉厂在南昌航空大学试验HR3C管道材质的耐氧化性能。在665C运行3000h后检查氧化皮生成情况(管道内存在工质)，氧化皮基本未 产生。根据壁温6点温度趋势，未见到随着负荷升高壁温也随之升高，并在负荷 达到最大的同时，管壁温度也达到了最大，不符合氧化皮堆积导致过热现象。氧 化皮脱落现象为某一区域，SIS上显示壁温5、7点未见异常现象，所以单根管道 氧化皮脱落
11、可能性较小。2. 根据检查试验基本排除测点元件及接线问题。3. 可能在管口存在异物导致部分流通面积堵塞的情况。五、后续采取的措施1. 屏式过热器为对流+辐射换热的受热面，金属壁温与内部工质温差约 50C根据火力发电厂金属材料选用导则DLT715-2015规定HR3C (SA- 213TP310HCbN )管材要求在烟气侧壁温W730C下运行，所以建议此管屏处壁温 极限温度不超过670C-680C。2. 利用停炉机会对该屏进行氧化皮测量，检查管段蠕胀情况，必要时进行割 管试验，查看金相组织是否变化。同时检查该管段入口集箱，查看是否有异物堵 塞。3. 利用停炉机会对大包内集热块及其焊缝处进行检查，同时检查接线是否 有虚接及毛刺等缺陷，并进行传动。必要时在同根管道上增加测点。4. 通过对二次风和燃尽风开度调整，降低火焰中心高度。5控制中间点过热度，在正常设定值基础上降低10C，降低屏过入口蒸汽温 度。作者简介：李逢春，(1986-)，男，工程师，内蒙古大唐锡林浩特发电有限责任公司 维护部。1/4
