火电厂锅炉受热面管氧化皮脱落事故原因的现代研究

浅析火电厂锅炉受热面失效原因及防治措施发布时间：2021-08-11T15:49:23.285Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：孟广庆钟振林[导读] 摘要：受热面作为锅炉热能转换的重要组成部分，设备的运行状况直接关系到锅炉运行的安全性和稳定性。

广东阳江海陵湾液化天然气有限责任公司 529500摘要：受热面作为锅炉热能转换的重要组成部分，设备的运行状况直接关系到锅炉运行的安全性和稳定性。

如果受热面在运行过程中出现爆管泄露的安全事故，不仅会影响到企业的经济效益，而且还会威胁到操作人员的人身安全。

文章首先阐述火电厂锅炉受热面失效的原因，然后对受热面失效的防治措施进行分析，为提高火电厂锅炉运行的安全性和稳定性创造有利条件。

关键词：锅炉；受热面；失效原因；防治措施引言锅炉的运行效率直接关系到火电厂的经济效益，而锅炉运行的安全性和稳定性是其能够高效运行的基础保障，所以需要加强对锅炉设备运行环境的监督检查。

受热面作为锅炉热能转换的重要组成部分，在其长期服役的过程中，受到各种因素的影响可能会出现受热面失效的现象，不利于锅炉的安全稳定运行。

经过对锅炉受热面失效的原因进行总结分析，主要有超温、磨损、焊缝泄露、垢下腐蚀、热疲劳等，受热面失效会造成火电厂非计划停机，对企业的经济效益和安全生产造成不良影响。

所以应该对锅炉受热面失效的原因进行充分的分析，然后从实际情况出发，制定出行之有效的防治措施，最大程度的避免受热面失效现象的发生，为火电厂的安全高效生产创造有利条件。

1.火电厂锅炉受热面失效的原因1.1焊缝泄漏导致的受热面失效焊接是锅炉受热面制造安装中最为常见的工序，通过焊接的方式将各个零部件连接起来，而受到各种因素的影响会出现焊接质量缺陷，一旦焊缝存在质量缺陷，将会导致受热面发生泄漏而产生各种安全事故。

焊缝缺陷主要表现为未焊透、咬边、夹渣、气孔、裂纹等形式，多数原因为焊接工艺不规范所导致。

对焊材的管理不到位，没有做好烘干处理，焊前没有对母材表面进行清洁处理，都会出现焊接质量缺陷；焊接的温度和速度掌握不好，容易在焊缝中出现气孔；焊接前后热处理不当，会出现焊接裂纹。

超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前煤电行业的重要技术装备之一，具有高效、节能、环保等优势。

而在超超临界锅炉中，高温受热面氧化皮脱落问题一直存在，极大地影响了锅炉的安全稳定运行。

因此，本文将从氧化皮脱落原因出发，结合治理方法进行分析和探讨。

一、氧化皮脱落的原因（一）锅炉设备本身原因1.锅炉受热面设计不合理，导致高温部位温差大，容易导致氧化皮脱落。

2.使用不合适的材料，使受热面在高温和高压条件下易形变、易脆化，进而影响受热面的脱落问题。

3.受热面的加工质量不合格，如表面光洁度差、残留应力大，会导致受热面氧化皮质量差、易脱落等。

（二）运行条件原因1.过量热流通，超过受热面耐热极限，导致受热面温度过高，氧化皮形成与脱落问题突出。

2.燃料不纯，煤粉不能完全燃烧，会堆积在受热面上，导致脱落。

3.水质不良，水质中存在高浓度的溶解氧、CO2等物质，影响受热面材料的稳定性和抗氧化能力。

（三）操作原因1.启停操作频繁，使得锅炉设备更加容易受到温度、温差的变化，导致受热面氧化皮脱落。

2.锅炉的清洗不及时、清洗不彻底，导致受热面上的氧化皮积累，进而形成较大的氧化皮，加剧脱落问题。

二、治理方法针对氧化皮脱落的原因，可以采取以下治理方法：（一）锅炉设备本身治理1.改变受热面结构设计，避免锅炉扭曲、变形，尽量减少应力。

2.选用高温、高压下能够提高材料抗氧化、抗脱落能力的高温合金材料。

3.加强受热面的加工质量，提高表面光洁度，降低表面残余应力。

（二）运行条件治理1.加强热流量的控制，避免过量热流，将蒸汽压力、出口温度控制在正常范围内。

2.优化燃烧工艺，严格控制煤粉的燃烧效果，避免其堆积在受热面上。

3.严格控制水质，加强锅炉水处理，降低水质中的溶解氧、CO2等物质含量。

（三）操作治理1.采取合理的启停操作，避免锅炉受热面温度变化过大。

2.加强清洗和维护工作，定期对受热面进行清洗，保持受热面的干净和稳定。

综上所述，针对超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题，需要综合考虑锅炉设备本身、运行条件和操作等多个方面，采取科学合理的治理方法，才能有效地解决这一问题，确保锅炉的安全稳定运行。

锅炉受热面氧化皮形成剥离机理分析及防范措施近期机组检修发现，后屏过热器氧化皮有脱落严重，给机组运行和设备本身带来了极大的风险，由于锅炉受热面表面氧化层的形成与剥离，许多大机组曾发生过过热器和再热器管的堵塞爆管，主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题，造成了机组可用率的降低和经济损失。

下面就从氧化皮的形成、氧化皮脱落的原因以及氧化皮的控制措施予以介绍。

二、锅炉简介本锅炉是与600MW四缸四排汽、单轴、凝汽式、中间再热汽轮机配套的亚临界一次中间再热控制循环汽包炉。

锅炉采用单炉膛∏型露天布置，全钢架悬吊结构，固态排渣。

炉膛上部布置了分隔屏过热器，后屏过热器及屏式再热器，前墙与两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。

水平烟道深度为8548 mm，整个水平烟道由水冷壁管延伸部分和后烟井过热器管延伸部分包覆。

内部布置有末级再热器和末级过热器。

后烟井深度12768 mm，布置了低温过热器和省煤器。

三、氧化皮形成的原因从热力学角度讲，锅炉管内壁产生蒸汽氧化现象是必然的，因为Fe与水反应生成Fe（OH）3，饱和后，在一定范围转化为Fe3O4Fe+H2O---- Fe3O4+H2此反应在铁表面进行，在表面形成Fe3O4氧化膜，并随同有氢析出，氧化膜的生成遵循塔曼法则：d2=Kt（d为氧化皮的厚度，K为与温度有关的塔曼系数，t为时间），氧化膜的生长与温度和时间有关。

蒸汽侧氧化皮尽管是在运行中产生并不断增厚，但在正常运行中并不大量剥落，其剥落原因主要归咎于机组启停或温度大幅度波动，所产生的温差热应力。

因此机组启停工艺控制非常关键，经验说明，氧化皮剥落特别容易发生在机组停运后再启动时发生。

长期高温运行过程中，奥氏体不锈钢过热器和再热器管子内壁在高温蒸汽作用下会不断氧化从而生成连续的氧化皮，这种氧化皮通常附着在管壁上，在运行中不断增厚并不剥落，由于氧化皮的膨胀系数和奥氏体钢相比差别很大，温度变化时，二者热胀冷缩变形很不协调，就会在其间产生很大的热应力，当氧化皮厚度很薄时其变形协调能力相对较好，粘贴在金属表面的柔弱氧化膜能够随着基体金属的热胀冷缩而协调变形，即使局部产生显微裂纹也不会脱落，但随着金属表面氧化皮厚度的增加，硬而脆的氧化皮变形协调能力不断变差，从而导致其间的温差热应力逐渐变大。

火电厂锅炉受热面管氧化皮脱落事故原因的现代研究作者：张宝宽来源：《科学与信息化》2017年第21期摘要随着我国人们生活水平的提高，人们对于电力需求变得越来越高，并对其产生了依赖。

基于上述背景，我国发电厂为了满足人们的需求，开始更新现有的技术和设备，扩大电力的生产能力。

目前，超（超超）临界机组是目前发电厂所引进的最新的设备，其所具有的各项性能也是相对较好的，但是在其使用过程中却存在氧化皮脱落的问题，这在一定程度上降低了设备使用的安全性，增加了发生事故的概率。

下面作者就针对氧化皮脱落的特征、形成原因以及解决措施进行阐述。

关键词火电厂；锅炉受热面管；氧化皮脱落；事故原因；对策1 氧化皮脱落的主要特征通过对发生氧化皮脱落的炉管进行观察和研究能够发现，由于炉管的材质不同也会出现不同的差异。

当炉管材料为铁素体钢时，所产生的氧化皮是相对较厚的，一般都能够达到1mm 左右，其在脱落时一般都是大面积脱落。

当炉管材料为奥氏体不锈钢时，其所形成的氧化皮是较薄的，一般都在30到50μm之间，其所发生的脱落都是小片脱落。

氧化皮在发生脱落以后，主要堆积在U型管弯曲的部分、节流孔等部位，从而造成局部温度过高，发生爆管事故[1]。

2 影响锅炉氧化皮脱落的因素火电厂（超）临界直流锅炉运行过程中，蒸汽温度最高可达550 ℃～600 ℃，而蒸汽强氧化范围为450 ℃～700℃，恰好处于锅炉运行温度范围内，水蒸气这一温度范围内分解成为氢氧原子和氧原子，易与炉管内壁金属离子发生反应所生成产物即为氧化皮（以Fe2O3、Fe3O4、FeO为主要成分），随着高温高压氛围的持续，金属管壁会持续被氧化，最终形成大量的氧化皮。

当不锈钢炉管内氧化膜积累到0.05～0.1 mm厚度，达到临界厚度，或母材基体与氧化膜之间的应力达到临界值时，氧化皮会自然脱落，甚至堵塞炉管，造成炉管爆炸。

基于锅炉氧化皮形成和脱落原因，对影响锅炉氧化皮脱落的因素进行以下分析[2]。

电厂锅炉高温受热面氧化皮生成剥离机理与运行控制措施发表时间：2020-11-25T08:23:01.450Z 来源：《新型城镇化》2020年17期作者：刘涤[导读] 电厂锅炉高温受热面管道内氧化皮生成、脱落是目前国内机组普遍存在的现象国家能源集团广东公司台山电厂广东 529200电厂锅炉高温受热面管道内氧化皮生成、脱落是目前国内机组普遍存在的现象，其危害巨大主要有以下几个方面：1、受热面脱落的氧化皮堵塞受热面管道，引起堵塞的受热面管壁金属超温，最终导致机组强迫停运。

2、氧化皮的逐渐脱落使受热面管壁变薄，管子强度变弱，直至发生爆管。

3、锅炉受热面管道内脱落的氧化皮随着蒸汽流向汽轮机，由于氧化皮为坚固的固体颗粒，再加上蒸汽的高流速高动能，在流经汽轮机时将严重损伤汽轮机通流部分，导致汽轮机通流部分效率降低，严重时必须更换叶片。

锅炉受热面管道内氧化膜的形成有两个时期，一是在受热面管道制造加工过程中形成，一是在机组运行过程中形成。

制造加工过程中氧化膜的形成是在 570℃以上的高温制造条件下，由空气中的氧和管壁金属相结合形成的。

氧化膜分为三层，由钢表面起向外依次为 FeO 、 Fe3O4 、 Fe2O3。

与内管壁金属基体相连的 FeO 层因为结构疏松，晶格缺陷多，当温度低于 570℃时结构变得不稳定，会分解为Fe3O4 和 Fe，破坏了整个氧化膜的稳定性使其容易脱落。

因此新机组投产前，锅炉一定要进行酸洗，全部去除制造加工时形成的易脱落氧化层，并对受热面管壁进行重新钝化，以利于在机组运行时形成良好的具有保护性质的氧化层。

如果酸洗和吹管两个环节不过关，未彻底将管道内易脱落的氧化膜清除干净，那么在锅炉投运后就很难形成致密的、不易脱落的具有保护性质的氧化膜。

这种易脱落的氧化膜在机组投运后产生恶性循环：脱落→氧化→再脱落→再氧化，最终形成大量的氧化皮。

高于 570℃受热面管内壁氧化层结构正常运行中高温受热面管内壁生成氧化膜是个自然的过程，在开始时形成速度很快，一旦形成后氧化速度便变慢了，与时间呈抛物线关系。

锅炉受热面氧化皮的形成、剥落及预防机理研究综述发布时间：2021-04-25T14:03:00.990Z 来源：《中国电业》2021年3期作者：吴道财于文翔蔡浩[导读] 本文以华润某电厂2×600MW 超临界机组锅炉高温再热器管屏氧化皮形成、剥落及预防措施为基础开展分析和研究，为其它同类型的火电机组氧化皮的防治提供借鉴意义。

吴道财于文翔蔡浩概述：本文以华润某电厂2×600MW 超临界机组锅炉高温再热器管屏氧化皮形成、剥落及预防措施为基础开展分析和研究，为其它同类型的火电机组氧化皮的防治提供借鉴意义。

关键词：氧化皮；形成机理；剥落原因；预防措施。

1 引言随着我国超（超）临界火电厂技术的不断发展，锅炉受热面的蒸汽温度不断提高。

目前，我国既有蒸汽出口设计温度为570℃左右的超临界机组，也有蒸汽出口设计温度为600℃左右的超（超）临界机组。

据统计，我国各大发电集团因氧化皮剥落而导致管道超温爆管的事件时有发生，如何减缓氧化皮剥落堵塞导致的超温爆管，已成为火电机组锅炉亟需解决的问题。

因此，有必要就高温受热面氧化皮形成、剥落及预防措施开展全面的分析和研究,以便找出综合防治和处理管内氧化皮堆积的有效对策。

2 设备概况华润某电厂两台HG1885/25.4－YM1型超临界锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的，该锅炉采用单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。

高温再热器管束共计95 屏，每屏为 10 根U 形受热面管，规格为φ51×4.5mm，主要材质为 SA-213TP347H和SA-213T91。

高温过热器管束共计30 屏，每屏为 20 根U 形受热面管，规格为φ44.5×9.5mm，主要材质为 SA-213TP347H和SA-213T91。

屏式过热器管束共计30 屏，每屏为 28 根U 形受热面管，规格为φ38×7.5mm，管子主要材质为 SA-213TP347HFG和SA-213T91。

超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治超临界机组电站锅炉是现代火力发电厂的核心设备之一，其稳定运行对于保障电网安全运行起着至关重要的作用。

随着锅炉运行时间的不断延长，锅炉氧化皮脱落成为一个普遍存在的问题，给电站运行和安全带来了不小的隐患。

对超临界机组电站锅炉氧化皮脱落进行分析和防治显得尤为重要。

一、氧化皮脱落的原因分析1.1 锅炉燃料的选择燃料中含硫量过高会使得锅内硫酸盐析出并在锅炉管道内形成硫酸膜，加剧锅炉金属内部腐蚀和脱皮现象。

1.2 水质问题锅炉水中的水垢是锅炉金属的主要腐蚀介质，水质不良，水垢的形成和堆积会使得锅炉金属损耗加剧，从而导致氧化皮脱落。

1.3 设计和制造缺陷一些锅炉在设计和制造过程中可能存在材料选用不当、结构设计不合理等问题，导致锅炉在运行过程中容易产生氧化皮脱落现象。

1.4 运行参数变动锅炉运行参数的频繁变动，比如锅炉水位、汽温、汽压等参数的快速波动会给锅炉金属材料带来巨大的应力，导致氧化皮脱落。

2.1 影响锅炉热效率氧化皮脱落导致锅炉的金属材料暴露在高温高压的介质中，不仅容易破坏原有的热传导结构，还会影响燃烧过程中吸热、传热和蒸汽生成，降低锅炉的热效率。

氧化皮脱落使得锅炉的金属材料暴露在高温高压介质下，容易造成金属的腐蚀和损耗，从而影响锅炉的安全运行。

2.3 影响电站经济效益氧化皮脱落会降低锅炉的热效率，增加电站的运行成本，严重影响电站的经济效益。

加强对氧化皮脱落的分析，采取有效的防治措施对电站的运行和安全具有重要的意义。

三、氧化皮脱落的防治措施3.1 优化锅炉水质电站应加强对锅炉水质的检测和管理，充分理解和掌握水垢和腐蚀产生的原因，优化水处理过程，防止水垢和腐蚀产生。

3.2 严格控制锅炉运行参数3.3 定期清洗设备定期对锅炉设备进行清洗和维护，清除锅炉内的水垢和杂质，减少金属材料的腐蚀和损耗。

3.4 加强对锅炉的监测和检测建立完善的监测体系，对锅炉的运行状态进行实时监测和检测，及时发现氧化皮脱落的迹象，采取有效的预防措施。

超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理超超临界锅炉是目前燃煤发电设备中最先进的一种锅炉，其工作效率高、能源利用率高、污染排放低等优点使得其在发电行业得到了广泛应用。

随着设备运行时间的增长，超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落问题逐渐凸显出来，这严重影响了设备的安全性和经济性。

本文将探讨超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落的原因及治理措施。

一、问题分析1. 高温受热面氧化皮脱落的原因超超临界锅炉高温受热面主要由炉墙、炉顶和炉膛组成。

这些受热面在长时间高温、高压、高湿环境下容易产生氧化皮，且由于受热面受到高温烟气的冲击和流速变化，氧化皮容易脱落。

氧化皮脱落不仅会导致受热面温度升高，还会造成受热面的腐蚀和损坏，严重影响设备的使用寿命和安全性。

2. 影响氧化皮脱落会导致受热面的温度升高，增加炉膛内部的温度和烟气侧的温度，降低了锅炉的热效率，增加了设备的能耗成本。

氧化皮脱落会导致受热面的腐蚀和损坏，进一步危害设备的安全性和经济性。

二、治理措施1. 预防措施（1）优化燃烧系统采用先进的燃煤技术和燃烧控制系统，可以降低燃煤的氮氧化物含量和硫氧化物排放，减少受热面的腐蚀和氧化皮的生成。

（2）控制烟气流速通过优化锅炉设计和降低烟气流速，可以减缓烟气对受热面的冲击和损伤，减少氧化皮的产生和脱落。

（3）加强受热面保护采用先进的受热面材料和涂层技术，提高受热面的抗氧化和抗腐蚀性能，延长受热面的使用寿命。

2. 治理措施（1）清理氧化皮定期对受热面进行清洗和除锈，清除氧化皮和积灰，恢复受热面的热传导和散热性能，提高锅炉的热效率。

（3）监控系统建立完善的锅炉运行监控系统，及时分析监测受热面的温度、压力和氧化皮的脱落情况，预警和处理可能的问题，保证锅炉的安全和稳定运行。

三、结语超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落是一个严重影响设备安全性和经济性的问题，需要采取一系列预防措施和治理措施来解决。

通过优化燃烧系统、控制烟气流速、加强受热面保护和完善监控系统等措施，可以有效降低氧化皮脱落的风险，延长受热面的使用寿命，提高设备的安全性和经济性。