機組啟動過程中的汽溫控制及氧化皮脫落的防治

1、機組啟動過程中的汽溫控制及氧化皮脫落的防治分享者：鄭亨通 發(fā)電部 集控主值2013年5月16日機組的啟動過程 一般我們把機組從停機狀態(tài)下到帶上正常負荷的過程稱為機組的啟動過程 我們的機組包括了眾多的輔助系統(tǒng)，他們在我們的過程控制中都充當著不同的角色，相互關聯(lián)，在啟動的不同階段我們需要他們陸續(xù)正常運轉(zhuǎn)。 在啟動過程中我們的機組必然要經(jīng)歷一個相當復雜的變工況階段，對于機組的壽命來說完全稱得上是一種損耗。 由于系統(tǒng)的龐大，在啟動的過程中必要會遇到這樣那樣的小坎坷，但是啟動的主線是確定的，我們只要做好了過程控制機組的順利啟動是完全有保障的。 機組的順利啟動需要大量的準備工作。啟動的準備階段1、物資保障

2、：啟動電源、輔助蒸汽、充足的燃油、燃煤、潤滑油、動力油、氫氣、二氧化碳、氨氣、氮氣、壓縮空氣、各種熱機及電氣工器具、勞動保障用品，合適備件儲備等等。2、人員準備：訓練有素的各種操作人員，經(jīng)過了充分的崗前培訓，達到了拿到槍就能打仗的基本素養(yǎng)。3、各種方案、技術措施、規(guī)章制度的準備：機組的啟動完全是大兵團協(xié)同作戰(zhàn)，各個分工不同的崗位都需要履行自己不同的職責，沒規(guī)矩不成方圓，沒有明確的分工不可能達到默契的配合。啟動過程主線及主要危險點啟動準備階段輔助系統(tǒng)的投入機、爐側系統(tǒng)的啟動鍋爐上水沖洗點火升溫升壓沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)升負荷至正常負荷完成啟動過程。不同的階段由于有著不同的操作操作預期就產(chǎn)生了不同的危險點，其實

3、我們的每一個操作都可能存在危險點，如果控制不當都有可能成為隱患。機組啟動的過程我們的主設備都必須經(jīng)歷一個溫度、壓力大幅變化的過程，我們需要通過一系列的措施去減輕這個過程對于設備的損害并不留后患。這次我主要和大家分享鍋爐點火之后的溫度控制過程，并順帶著提一些關于氧化皮的事情。 結合集控的控制畫面在講溫度控制之前我給大家聊一下直流爐的一下話題點火前的一些操作我們?yōu)榱藘?yōu)化啟動的過程，我們引入了臨機加熱技術（就是在上水沖洗的過程中從鄰機引入蒸汽逐漸加熱給水），在不點火的情況下就使爐內(nèi)達到了一個相當高的溫度水平，對于后期的投粉、升溫升壓都有明顯的好處。根據(jù)經(jīng)驗我們在點火前臨機加熱系統(tǒng)可以把我們的給水溫度

4、加熱到250度左右，經(jīng)過爐水泵不斷的循環(huán)水冷壁壁溫在點火前可以達到150度。鍋爐點火就像在自己家生爐子，爐子熱生火就容易的多。點火的過程當水冷壁壁溫達到了我們預想的值就可以開始啟動風煙系統(tǒng)組織鍋爐吹掃，投入暖風器暖B磨，同時派人檢查B層油槍，在吹掃完成后試投B層油槍并保留2只小油槍運行，油槍投上之后啟動B磨，投入有小油槍運行的2個煤燃燒器，開始升溫,在點火之前投入煙溫探針監(jiān)視煙溫的上漲速度不大于2/分鐘。初始風量應控制在600-700噸，不宜過大。點火初期應加強就地看火，點火初期爐內(nèi)火焰比較弱，尤其是投粉后火焰電視基本看不到火光，應結合少油的電視火檢確保小油槍和煤粉燃燒器著火良好，對于著火不好

5、的燃燒器及時退出。點火后需要時刻關注水冷壁、屏過的溫度變化速率。水冷壁壁溫變化速率小于0.7/min，過熱器溫度變化率小于1/min，升壓速率小于0.1MPa/min。升溫速度飽和溫度100以下時溫升率0.5/min，之后溫升率0.7/min。要求之所以這么嚴格一來因為防止氧化皮大量脫落，二來考慮受熱金屬的應力。點火升溫之后的給水量控制不易過大，始終保持貯水箱溢流閥在20-30左右開度即可，能小盡量小。始終盯好貯水箱水位、省前流量、燃料的投入量、汽壓的變化。在起第二臺磨煤機之前盡量不要使用減溫水但是要保證減溫水備用良好，手動門已經(jīng)開啟，電動門開關正常。所有的操作均應緩慢，邊操作邊看反饋，并且做

6、好與他人的溝通。應堅決杜絕大幅度的操作和個人英雄主義，尤其是比較大，相互關聯(lián)性強的操作必須通告其他控制員。升溫升壓過程中的燃燒控制 上一頁中我從燃料、風量、給水綜合的進行了介紹，這里我將稍詳細介紹一下燃燒的控制過程和注意事項。 磨煤機啟動后由于只投入了2個煤燃燒器和對應的油燃燒器，燃料的投入量不大，溫升速率一般還是有保障的。為保障投煤的初始風量在磨煤機出力小的時候我們一般利用大旁路風開度小負荷風開度的方法來解決。啟動磨煤機的時候旁路風一般開度在30-40個，負荷風門開度0，啟動長焰煤的給煤機給煤量放在10-15噸即可。其實在磨內(nèi)完全沒有煤粉的情況下，只要給煤機開始下煤，少油的電視火檢就會立即看

7、到反應，接下來就是磨煤機料位的建立過程，負荷風門的開度完全取決于壁溫、煙溫、汽溫的溫升速率了，每次把兩側的開度各開大2個開度，開始觀察各處的溫升情況，溫度有上升的趨勢就穩(wěn)住燃料觀察上升趨勢，長得快適當減煤，太慢或者沒有反應就略微開大一些。 由于現(xiàn)在的磨煤機料位并不穩(wěn)定需要多加關注，避免料位過高過低。 暖風器正常投入的情況下B磨煤機入口的溫度能達到180度左右，在初期投粉的時候需要盡量把磨出口的溫度控制在60-75之間，不能太低。 投油期間需要經(jīng)常性的巡視燃燒層防止漏油跑粉。經(jīng)常性的從燃燒器層的側面觀察燃燒器著火是否正常還是很必要的，尤其是燃燒不好的時候。 點火初期因為燃料量很小，不需要大的風量

8、。風量太大不利于燃料的完全燃盡還會導致汽溫偏高。600-700噸的風量至少可以維持到并網(wǎng)。 點火初期的一次風壓一般放在6KPa，太低B層燃燒器的壁溫偏高并且沒有足夠的輸粉動能。在進行磨煤機負荷風、旁路風和清掃風門的操作時需要注意對一次風壓的影響，尤其是清掃風。初期B磨的通風量很小，一般在啟動一次風機之前打開4-5個D磨的清掃風來防止一次風蹩壓。啟動初期的給水控制 直流鍋爐不一定運行在直流狀態(tài)，在鍋爐負荷較低也就是濕態(tài)的情況下給水控制其實就是貯水箱水位控制，調(diào)節(jié)的主線就是貯水箱水位的穩(wěn)定。 由于投入了臨機加熱，在汽壓較低的情況下到爐側的給水已經(jīng)部分汽化（4MPa/250度），主給水管道會出現(xiàn)小幅

9、的震動和異響，省前流量顯示值也會有大幅的擺動，這些現(xiàn)象等汽壓升高之后就會消失。 由于投入了臨機加熱需要在高加處保障一個最小的通流量，只要燃料不出現(xiàn)大幅擾動這個最小的通流量基本上能維持到?jīng)_轉(zhuǎn)都不需要大幅加大給水泵的出力,只需要隨著鍋爐熱負荷及產(chǎn)汽量的加大緩緩開大上水調(diào)門開度即可。由于初期上水調(diào)門前后存在較大的壓差，流量的增加對于調(diào)門開度比較敏感，從開門到水箱水位變化又有較大延遲，需要加水時一定要把握好度。 點火初期的主汽溫調(diào)節(jié)主要靠燃燒的逐漸加強來實現(xiàn)，當然燃料量永遠都需要與給水量進行匹配，如果給水量過大（這里說的給水量主要是指給水泵的出水量）就會造成產(chǎn)汽量小，不足以冷卻受熱面導致過熱器超溫，尤

10、其是屏過。當然汽壓開始升高之后升壓的速度可以由燃料的投入量和旁路系統(tǒng)配合著進行調(diào)節(jié)，需要考慮汽壓變化對于氣溫的影響，汽壓迅速升高汽溫就更容易升高，當然因為是濕態(tài)汽壓的變化對貯水箱水位的變化也很敏感，調(diào)節(jié)時需要留意。另外需要說明的是減溫水系統(tǒng)，曾出現(xiàn)過幾次減溫水手動門開啟出現(xiàn)遺漏的情況，調(diào)門出現(xiàn)了開度汽溫不降導致汽溫偏高。 再熱汽溫的調(diào)節(jié)還是依靠煙溫擋板為主，當主、再熱汽溫出現(xiàn)偏差時可以考慮的手段還有 1、適當?shù)脑鰷p風量，2、刻意改變高、低旁的壓力設定值改變再熱器的蒸汽流量。 保障燃燒的完全相當重要，一旦燃燒不完全很可能導致汽溫或者屏過的超溫。 其實想進行一次十分順利的起動需要很多的保障，設備確

11、實備用良好，過程控制得當，人員操作緩慢細心。其實有一些準備工作需要在停機的過程中就要進行，我要說的是原煤倉燒空的問題，計劃停機的前一天開始就要嚴格控制各個倉的倉位并調(diào)整上煤的方式，停機的白天根據(jù)負荷的情況完全燒空D磨，A、B、C各個煤倉逐漸的調(diào)整為好煤并維持低倉位運行，前夜停機前再至少燒空3個倉，保證下次啟動的時候不管A、B、C哪臺磨煤機運行都能順利的燒到長焰煤，停機前的煤倉煤位控制就成了相當重要的事情。 個人經(jīng)歷過多次沒有長焰煤的啟動，可謂不容易，費時、費神、非燃料，憑空增加了很多不必要的麻煩。 上面的介紹基本上把整個濕態(tài)期間給水、燃料、汽溫的控制都進行了描述，其實總的來說也無非就是：保證燃

12、燒良好、控制燃料的投入速度、控制汽溫汽壓壁溫的增長速度、穩(wěn)定緩慢調(diào)節(jié)不人為制造擾動、控制給水量、控制貯水箱水位的穩(wěn)定。 并網(wǎng)之后帶初負荷并切缸，期間的給水、燃燒、溫度控制仍然適用于上面策略。切缸后一般負荷8-12萬，再次升負荷就需要投入燃料量與汽機調(diào)門開度進行配合，投入一些燃料并適當?shù)拈_大一些調(diào)門，邊升負荷邊升壓，其實切缸后就可以找個合適的機會投上汽機跟隨減少一些操作量。切缸后就高低加就完全已經(jīng)投入，可以穩(wěn)定一會兒全面的檢查一下盤面準備啟動第二套磨煤機。 啟動磨煤機在這期間算是一個比較大的操作，需要啟動第一套磨一樣的謹慎小心。啟動磨煤機的詳細過程不再提了，只強調(diào)一些重點。1、保證一次風壓的穩(wěn)定

13、，最好能投上自動，2、暖磨充分，保證足夠的出口溫度，3、時刻關注汽溫壁溫的變化速度，嚴格遵守部門對于溫升率的規(guī)定，4、依據(jù)溫升情況逐漸的開大負荷風與投入更多的燃燒器，5、可能兩臺磨的料位都在手動，加強監(jiān)視，能投自動盡量投入，6、起磨前依據(jù)待起磨煤機煤種的情況適量投入燃油。 繼續(xù)升負荷并找機會并入第二臺給水泵。300MW以下時控制升負荷速率不超過2MW/min。 隨著熱負荷的加強，分離器出口的溫度逐漸的接近了飽和溫度，在這個過程中上水調(diào)門逐漸開大并進行了給水且主路的操作，給水量逐漸的加大，分離器出口蒸汽的含水量逐漸的減小。當負荷達到240MW基本就具備了轉(zhuǎn)直流的條件。 緩緩的加大燃料量，同時適當

14、的減爐水泵的出力保持總流量700噸左右并加大給水泵出力的比重，當貯水箱液位出現(xiàn)緩慢的下降就可以繼續(xù)關小爐水泵出口調(diào)門并維持總流量穩(wěn)定，在這個過程中分離器出口逐漸出現(xiàn)了過熱度。當貯水箱液位基本沒有的時候可以手停爐水泵。進行到需要狀態(tài)的時候給水泵的出力一般都已經(jīng)加到了500噸靠上，就算爐水泵跳閘也不用很擔心，但是轉(zhuǎn)之前最好還是看一下給水泵的出力。狀態(tài)的過程中燃料量的投入一定緩慢，加一些看看汽壓的變化，避免剛狀態(tài)過熱度就大幅上漲或者投入量過小導致轉(zhuǎn)的太緩慢。 啟動初期的監(jiān)盤曲線與正常運行時是有很大差別的，這期間更強調(diào)汽溫、汽壓、壁溫變化速率的監(jiān)視。 轉(zhuǎn)直流后負荷加到300MW，主汽溫一般按541控制

15、不能太高，再熱汽溫可以按566控制。整個啟動過程中啟動第二臺磨煤機之前一般不許用減溫水，在必須投入減溫水時一定注意操作的幅度與操作間隔。關于氧化皮的一些知識分享 堵塞受熱面管造成超溫爆管，使機組非停，影響安全運行。 造成汽機葉片顆粒磨損和受熱面管的減薄失效。 造成凝泵率網(wǎng)堵塞和水質(zhì)惡化。 脫落的氧化皮使主汽門卡澀, 并容易堵塞細小管道、疏水閥門和逆止門等, 造成閥門關閉不嚴或者管道堵塞。氧化皮脫落的危害：氧化皮的產(chǎn)生： 金屬在高溫水蒸汽中會發(fā)生嚴重的氧化。反應過程中的氧來源于水蒸汽自身，而不是溶氧。因此鐵的高溫水蒸汽氧化是自然過程，不可避免。 氧化皮的產(chǎn)生于生長速度取決于兩個方面，1、金屬壁溫

16、，壁溫越高，氧化皮的產(chǎn)生就會越快，氧化皮的厚度就會越厚并更容易使管壁超溫。2、金屬的耐氧化性，不同的金屬耐氧化性不同，采用了耐氧化性強的金屬，氧化皮的生成與脫落的就慢，但是造價就會大幅上升。 當氧化皮大量剝落后原氧化皮內(nèi)層致密的氧化膜在一定時間范圍內(nèi)具有阻礙氧化皮形成作用，同時，由于氧化皮需要生長達到一定的厚度才容易受熱應力剝落，因此，氧化皮的大量剝落存在一定的周期性。氧化皮的結構 至于氧化皮的結構主要取決于溫度與管材： 對于碳鋼，當溫度小于570度時，氧化膜是由Fe2O3 和Fe3O4 組成，都比較致密，F(xiàn)e3O4 在靠近管壁的這層，F(xiàn)e2O3在靠近蒸汽的這層。當壁溫高于570 時氧化膜由有

17、管壁到蒸汽側由FeO、Fe2O3、Fe3O4三層組成，F(xiàn)eO 是不致密的，金屬的抗氧化能力大大降低！ 合金鋼的氧化皮都是三層結構，CR、Fe、O的化合物在最內(nèi)層，外層依然是Fe2O3、Fe3O4。氧化皮的特點：l 氧化皮呈鋼灰色，呈片狀或粉末狀（高溫下脫落的為片狀，較低溫度下脫落的為粉狀）。l 氧化皮較輕，見水易成團。l 氧化皮多為順磁性物質(zhì)（順磁性，是指一種材料的磁性狀態(tài)。有些材料可以受到外部磁場的影響，產(chǎn)生指同相向的磁化向量的特性。這樣的物質(zhì)具有正的磁化率。與順磁性相反的現(xiàn)象被稱為抗磁性）。l 氧化皮的生成速度與溫度有著密切的聯(lián)系，溫度越高，生成速度越快，氧化膜越厚。l 蒸汽溫度超過450

18、，氧化速度加劇。l 于氧化膜和金屬基體之間存在膨脹系數(shù)的差別，當管壁溫度出現(xiàn)劇烈變化，在應力作用下極易剝落。氧化皮的脫落原因： 由于奧氏體不銹鋼與氧化皮熱膨脹系數(shù)不同：氧化鐵的膨脹系數(shù)一般在9.110-6/，奧氏體不銹鋼的膨脹系數(shù)一般在16 2010-6/，兩者熱膨脹系數(shù)差異較大。溫度變化時他們的變形速度不同。 氧化皮堆積厚度的增加：當氧化皮的厚度達到0.2毫米之后脫落的風險就會大大增加。 溫度變化的范圍寬、速率快，熱應力大，易造成內(nèi)壁氧化層脫落。 水蒸汽在氧化金屬的過程中釋放的氫質(zhì)子，除了產(chǎn)生氫氣以外，還可以在氧化膜中形成氫缺陷，或穿過氧化層直接在金屬基底反應，在金屬/氧化膜界面處會產(chǎn)生很高的氫壓，因而進一步促進氧化膜生長和剝落。3Fe 4H2O Fe3O44H2 氧化皮脫落的預防： 鍋爐上水溫度2070且大于水冷壁壁溫2030，在鍋爐冷態(tài)沖洗過程中緩慢提升除氧器水溫，以不大于20/小時速度加熱到1