摘要：我国火电机组的发电技术虽然在不断的完善中，但实际运行中却容易受炉管材质、运行环境温度和启停机热应力的影响，而造成锅炉氧化皮过早脱落，不利于机组安全稳定运行。氧化皮脱落的原因分析与防治措施探讨，对于大型现代化火电厂有着极其重大的意义，同时也是一个非常有挑战性的课题。本文作者结合多年来的工作经验，对火电厂锅炉受热面管氧化皮脱落事故原因进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词：火电厂锅炉；氧化皮；脱落；受热面管；爆管分析
目前在国内锅炉火力发电机组中，超临界锅炉高温受热面不锈钢管内壁受到蒸汽氧化，从而引发其内部氧化皮层产生堵塞爆管的现象。国内不少学者针对锅炉受热面氧化皮脱落的问题原因分析以及防治措施进行了一系列的研究与调查工作，目前已经寻找到可以在一定程度上积极应对氧化皮脱落问题的有效措施，但是目前技术领域还无法彻底解决氧化皮的形成与脱落的根本性问题。为此，我们应当首先了解氧化皮所产生的危害性作用。锅炉在运行的过程中，因为蒸汽侧氧化皮的形成与脱落造成的主要危害主要集中在如下四个方面：第一：在一定程度上阻碍锅炉内部蒸汽的流动，从而使得锅炉内壁温度大幅度升高，导致锅炉炉管泄漏。第二：氧化皮自身存在绝热的属性，这种属性容易引起受热面管内的金属壁的温度上升，从而影响了受热面管金属璧的使用寿命。第三：脱落的氧化皮容易被带入整个机组的汽机内，会损伤内部的一些器件。第四：由于氧化皮存在一定的污染，氧化皮在锅炉内壁的形成容易造成内部汽水的污染，从而影响锅炉内壁汽水的质量。
一、炉管氧化皮脱落原因分析
1.1与炉管材质有关
由于合金成分的不同，特别是Cr的含量不同，T23、T91、TP347和Su—per304H等常用耐热钢的抗氧化性、抗氧化温度不同。设计时，如果对运行炉管所受温度的裕度不足，容易导致运行温度长期超越抗氧化温度，造成炉管快速氧化，在较短时间内就使得氧化皮厚度达到产生脱落的临界厚度，最终造成氧化皮脱落。此类问题在T23钢炉管中较为严重，可将其更换为耐热等级更高的耐热钢，如T91钢。钢的氧化还与钢的组织状态有关，主要包括晶粒度、表面处理情况(喷丸处理、光洁度)、相的类型(a或丫相)。细化晶粒和喷丸处理均会提高钢的抗氧化性。
1.2与机组超温运行有关
已发生的氧化皮脱落及爆管事故均可查到机组超温运行记录。机组超温运行一方面意味着超过机组运行的设计温度，另一方面意味着超过了钢的最高抗氧化温度。超温运行使氧化加速，氧化皮增厚加快，当氧化皮达到临界厚度时，机组启、停时的温度变化和投(误投)减温水产生的应力就会引起氧化皮脱落。T23、T91、TP347和Super304H等耐热钢分别有一个最高抗氧化温度，可称之为临界抗氧化温度。低于此温度，氧化缓慢，不会引起短时氧化皮脱落；高于此温度，氧化加速，存在短时氧化皮脱落问题。
1.3与机组启、停有关
机组启动时，存在热负荷大、炉管干烧、投减温水等问题。在机组启动时，由于水汽循环达不到正常流量，某些炉管存在严重超温状态一干烧，这将使氧化急剧加速。此时，为了控制温度，就会投入减温水。减温水会使炉管温度显著下降，造成较大热应力，从而引起氧化皮脱落。许多氧化皮脱落发生于机组启动后运行不久，就是与此原因有关。机组滑参数停机时存在
参数较低、燃烧不稳、热负荷波动大、停机前低负荷情况下靠减温水维持蒸汽温度等问题。这些问题都会造成温度下降较快，引起较大热应力，导致氧化皮脱落。
1.4与投(误投)减温水有关
投(误投)减温水产生的热应力最为显著，不可避免地引起氧化皮脱落。多起氧化皮脱落及爆管事故均与启动初期低负荷工况下发生大量减温水漏入或投人有关。
二、锅炉受热面氧化皮脱落防治措施
2.1严格控制锅炉运行温度
通过对高温受热面氧化皮产生、脱落的分析与研究，为了防止氧化皮的快速形成，其中主要的防治措施应当控制整个机组的局面或整体温度的超温运行。无论是主蒸汽温度还是再热蒸汽温度，其温度控制都应当服务于整个锅炉内的管道壁温度。如果发生超过管道壁温度的现象，应当及时进行燃烧调整，如果燃烧调整无效，可以适当地进行降低中间点温度，以便适合整个机组的温度运行。在现实条件下，加强对锅炉气温与烟温的偏离主要温度的差别调整与监测，可以
有效地防止受热面局部超温运行现象的发生。
2.2控制开启与停止锅炉以及升降负荷速度
机组在启动的时候，应当严格按照相应的控制程序，控制好整体的升温速度，尽可能地减缓机组温度的变化速率，要尽最大可能避免紧急停运情况的发生。同时，还应当注意在锅炉停运后的快速冷却，以进一步防止氧化皮脱落问题的发生。要在锅炉运行的过程中，加强对系统的监视与调整，一旦存在异常情况要及时进行处理，避免较大可能性的汽压、气温的变化。在锅炉的运行升降负荷上，应当进一步规定主蒸汽、再热蒸汽的温度变化速率。为了进一步防止锅炉管道内壁温度的剧烈变化导致氧化皮的脱落，主蒸汽与再热蒸汽的温度变化速率应当制定在一个较低的标准。值得一提的是，在锅炉内部还应当尽量减少减温水的使用量，因为不合理的使用减温水会造成减温器的过早损坏，同时还会导致锅炉内气温与锅炉管内壁温度的剧烈变化与波动。
2.3及时进行氧化皮的清理工作
通过加强对锅炉内部氧化皮堵塞的检查，可以及时有效地进行氧化皮的清理工作。在整体原则上，应当将对氧化皮监测纳入整体的防磨爆体系，只要是面对高温受热面的问题，必须要做到有点必查，只要具备一定的检查条件，都可以进入锅炉炉膛内部进行检查与监测。同时，在原有的检查损检查过程中，氧化皮堆积较多的管段进行切割管道清理。建议在清理机组过程中可以采用氧化皮检测仪器进行较为仔细地检测，还可以采用射线检验的方式进行检测。
2.4加强温度检测与监测点管理
要加强对高温的管理与监测工作，在运行机组时要做好超温预防与控制措施的落实与研究，切实对金属超温情况做好分析、统计以及研究工作。同时，在机组内部应当加强内部管道壁的温度监测的维护，在保证运行人员安全的基础上，进一步对机组与锅炉内部进行温度监测工作。在锅炉运行的过程中，运行人员应当密切地关注锅炉受热面氧化皮脱落的金属温度变化趋势，一旦锅炉出现温度超温的报警标识，应当及时采取措施进行问题解决。
2.5提高材料抗氧化性
炉管材质造成的锅炉氧化皮脱落，在含有T23成分的钢炉管中比较严重，如果锅炉运行中因这类钢管而造成氧化皮脱落，可以通过更换耐热等级较高的T91耐热钢材质。因钢氧化性与钢的晶粒度、光洁度、喷完处理及α或β相等组织
状态有关，也可以通过对晶粒细化处理和喷丸处理来提高钢的氧化性，来减少锅炉氧化皮脱落问题。
结语：
事实上，氧化皮脱落的主要因素有两个，一个是氧化皮达到了一定厚度，即临界厚度；另一个是在运行中产生了足以使氧化皮开裂或脱落的应力，即临界应力。前面论述的4个导致电厂炉管氧化皮脱落及爆管的主要原因实际上均可理解为这两个因素在电厂运行过程中的宏观体现。为了有效防止火电厂炉管氧化皮脱落及爆管对电厂运行带来的威胁，可在设备选型时采用耐氧化的合金，并在运行中加强汽温控制，防止超温运行而导致氧化皮生成速率加快，同时尽量避免在启动、停炉、运行过程中出现热负荷频繁波动、变化速率过快等现象。
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