超超临界直流锅炉氧化皮产生机理和控制措施PPT课件

超（超）临界机组氧化皮生成、剥落机理与防治措施锅炉水/蒸汽流通系统中氧化皮的生成、剥落与沉积主要集中在炉前高压给水系统、水冷壁、过热器、再热器、主汽调门中。

氧化皮的生成、剥落与沉积受温度、压力、蒸汽参数（密度、离子积、介电常数、PH、氢电导率、阴离子含量、比电导率、氧化还原电位）、蒸汽溶氧量、蒸汽含铁量、蒸汽铬酸根含量等多种参数共同控制。

在锅炉不同位置氧化皮的生成、剥落、沉积机理不同，炉前高压给水系统和水冷壁中的氧化皮的沉积主要是流动加速腐蚀所致。

再热器、过热器与主汽调门中的氧化皮形成、剥落与沉积机理更加复杂，总的来说控制蒸汽含铁量、控制蒸汽氧化还原电位、降低蒸汽溶氧量有助于减少氧化皮的形成、剥落与沉积。

图1 电厂系统图一、生成、剥落与沉积原理1.1、氧化皮在炉前和水冷壁中的生成、剥落与沉积机理碳钢在水中不稳定，有腐蚀倾向，只有在钢表面形成稳定的氧化膜后，才能保持稳定。

在不同温度条件下，氧化膜的形成机制不同，其微观结构也不同。

在较低温度条件下形成的磁性铁氧化膜是多孔、疏松的。

在较低温度下，氧化膜的形成分为3步：第一步：Fe的氧化和H+的还原:Fe→Fe2++2e-；2H++2e-→H2；总反应为：Fe+2H2O→Fe2++2(OH-)+H2 (1)第二步：Fe2+和2(OH-)极易发生反应生成Fe(OH)2；Fe2++2(OH-)→Fe(OH)2 (2)第三步：Fe(OH)2被氧化生成Fe3O4；3Fe(OH)2→Fe3O4+4H2O+H2↑由式(1)可见，在较低温度下，氧化膜的形成需要有一定量的铁离子和氢氧根。

钢表面上的铁离子是由腐蚀过程扩散至表面的，而氢氧根则与水的PH值有关。

磁性氧化铁的形成通常受形成和溶解2个反应动力学控制。

任何条件的变化导致此动力学状态改变时，都会影响磁性氧化铁的稳定。

扩散系数和介电常数等因素会综合影响碳钢的腐蚀速率。

图2 给水系统管道腐蚀控制因素根据温度和压力的不同，碳钢表面可以分3个区域：第1个区域是磁性氧化铁稳定区；第2个区域是磁性氧化铁溶解区；第3个区域是磁性氧化铁沉积区。

超临界直流锅炉氧化皮产生机理和控制措施摘要：本文主要针对我司近年来在#5、6机组相继发生锅炉高温受热面氧化皮脱落堵塞受热面超温爆管事故进行分析，着重分析了氧化皮形成及脱落的机理，以及从锅炉运行层面如何防止氧化皮大量脱落提出了一定的控制措施。

宝二发电公司#5、6机组锅炉为上海锅炉厂SG-2066/25.4-M977型超临界参数、四角对冲同心正反切圆并辅助墙式燃烬风直流锅炉。

近年来，由于锅炉受热面氧化皮脱落造成机组多次被迫停运。

经公司组织技术力量进行分析，采取对策后，氧化皮问题得到缓解，取得了较好的成效。

关键词：氧化皮脱落预防控制一、氧化皮形成的机理1、什么是氧化皮？氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的产物，由Fe3O4、Fe2O3、FeO组成。

其中FeO结构疏松，保护作用较弱，而Fe3O4、Fe2O3结构致密，有较好的保护性，尤其是Fe3O4可以保护钢材以免其进一步氧化。

氧化皮质脆，没有延伸性，在机械作用下和热加工作用下，很容易产生龟裂而脱离。

氧化铁和氧化亚铁在水作用下生成氢氧化铁，使得氧化皮膨胀而龟裂，甚至脱落。

2、氧化皮形成的原因和条件在450℃～570℃，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。

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，FeO是不致密的，破坏了整个氧化膜的稳定性，氧化膜易于脱落。

氧化皮是高汽温参数带来的副产物。

氧化皮的生成、生长速度以及脱落与温度及其变化水平密切相关。

500℃以上，奥氏体钢就可以与水蒸气反应，生成氧化层，570℃以上时，氧化层中增加了FeO相，材料氧化速度加快，在600-620℃之间，金属氧化速度存在突变点，氧化层迅速增厚，氧化层达到一定厚度，运行条件变化时，容易导致氧化层脱落，成为氧化皮。

3、氧化皮脱落的机理高温蒸汽管内壁生成氧化膜是个自然的过程，开始时氧化膜形成很快，一旦膜形成后氧化速度便减慢了。

超临界锅炉过热器氧化皮形成和剥落机理分析及预防措施[摘要]介绍了XX电厂锅炉末级过热器因氧化皮引起的爆管情况。

分析了超临界锅炉氧化皮的形成和剥离机理，并从锅炉设备运行、改造及管理等方面，提出了控制氧化皮形成和剥落的措施。

通过采取这些措施，有效地控制了氧化皮的产生。

[关键词]过热器；氧化皮；壁温；堵塞；爆管1锅炉过热器系统XX电厂8号锅炉为上海锅炉厂引进美国阿尔斯通技术生产的单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、全钢架悬吊结构、固态排渣超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-1913/25.4-M95，蒸汽压力25.4MPa/4.19MPa，蒸汽温度571/569。

过热和再热蒸汽调温除摆动燃烧器喷嘴调节外，主要靠喷水和调节煤水比。

2爆管情况XXXX年X月XX日，XX电厂8号炉点火，至21日0：30，机组带负荷至600MW。

6月221：50，锅炉再热汽温异常升高，给水流量突增至100t/h，现场检查68m处异音较大，确认为受热面泄漏。

停炉后检查发现，末级过热器有两处爆口：第1处在右侧第14屏第9根管，爆口呈菱形，长度60mm，宽度32mm，端面光滑。

爆口两边呈撕薄撕裂状，从爆口特征分析为短期过热爆口。

第2处爆口在右侧第24屏第11根管，未全部爆开，长度20mm，爆口附近有众多平行的轴向裂纹，从爆口特征分析为长期过热爆口。

在该根管下弯头处割管取出约90g 的氧化皮，其厚度0.14mm（如图1）。

两处爆口全部在标高70m位置。

爆管管子格：d38.1mm7.96mm，材质SA213T91。

发生爆管后，XX电厂采取源透视、胀粗测量、割管等措施扩大检查，共发现吹损减薄管35根，胀粗直径大于d38.5mm的管子6根，内部沉积氧化皮管子3根，对此全部进行了处理。

爆管原因初步分析为：上海锅炉厂超临界锅炉末级过热器管屏内圈直管和下弯头部位设计使用了抗高温氧化性能比T91等级低的T23材料，在长期高温作用下，T23管内壁生成氧化皮，并不断增厚。