超超臨界直流鍋爐氧化皮產(chǎn)生機理和控制措施演示文稿

超超臨界直流鍋爐氧化皮產(chǎn)生機理和控制措施演示文稿第一頁，共十八頁。一、蒸汽側(cè)高溫氧化現(xiàn)象因高溫水蒸汽中的結(jié)合氧與受熱面金屬發(fā)生的氧化反應(yīng)，就稱之為蒸汽側(cè)高溫氧化。2H2O2H2+O2

3Fe+4H2OFe3O4+4H2高參數(shù)（超臨界以上）機組中常見。第二頁，共十八頁。對幾個方面的認識：1.水蒸汽的認識：高溫水蒸氣具有氧化性，從400℃以上開始具有較強的氧化性，500-700℃之間最強氧化性，600℃以上，氧化速度加快。2.對金屬材料的認識：高溫強度性與高溫抗氧化性。3.對氧化皮的認識：氧化皮的膨脹系數(shù)與碳鋼和低合金鋼接近。奧氏體鋼的膨脹系數(shù)要比氧化皮大很多，大幅度的溫度變化導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大而使氧化皮剝離。第三頁，共十八頁。500℃以上，奧氏體鋼就可以與水蒸氣反應(yīng)，生成氧化層，570℃以上時，氧化層中增加了FeO相，材料氧化速度加快，在600-620℃之間，金屬氧化速度存在突變點，氧化層迅速增厚，氧化層達到一定厚度，運行條件變化時，容易導(dǎo)致氧化層脫落，成為氧化皮。氧化皮的生成、生長速度以及脫落與溫度及其變化水平密切相關(guān)。蒸汽溫度控制在540℃以內(nèi)，不容易發(fā)生氧化皮脫落。氧化皮是高汽溫參數(shù)帶來的副產(chǎn)物。第四頁，共十八頁。氧化皮的結(jié)構(gòu)氧化皮基本是雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層厚度相當(dāng)，外層主要是疏松結(jié)構(gòu)的Fe3O4，內(nèi)層為致密結(jié)構(gòu)的(FeCr)3O4，其中Cr含量隨金屬不同而不同。奧氏體鋼，只脫落外層氧化皮，內(nèi)層不易脫落。鐵素體鋼，內(nèi)外兩層都易脫落，管壁內(nèi)部運行一段時間容易形成新的氧化皮，造成反復(fù)的形成和反復(fù)的脫落。第五頁，共十八頁。二、蒸汽側(cè)金屬氧化膜的特點金屬氧化膜的生長速率主要與金屬的溫度、材料特性及其接觸高溫蒸汽的時間有關(guān)。不同金屬材料在同樣的溫度下，蒸汽側(cè)氧化膜的生長速率是不同的。

三、蒸汽側(cè)高溫氧化的影響蒸汽側(cè)金屬氧化膜有利于防止蒸汽側(cè)氧化腐蝕，但也影響鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。第六頁，共十八頁。氧化皮危害：阻礙管內(nèi)蒸汽流動，使壁溫大幅升高，金屬蠕變脹粗，導(dǎo)致爐管泄漏；氧化皮的絕熱作用引起受熱面管金屬壁溫上升，影響管材壽命；剝落的氧化皮若帶入汽機，會損傷葉片、噴嘴和調(diào)門，固體顆粒侵蝕；氧化皮導(dǎo)致主汽門卡澀，造成機組停運，主汽門關(guān)不上，影響機組安全；啟動階段，汽機疏水開啟，隨蒸汽流動在疏水管線上，堵塞疏水閥門或細小管線上；

造成汽水污染，影響汽水品質(zhì)第七頁，共十八頁。氧化皮的剝離有兩個主要條件：其一是氧化層達到一定厚度；其二是溫度變化幅度大、速度快、頻度大，導(dǎo)致的氧化層層間應(yīng)力加大而脫落。第八頁，共十八頁。氧化皮的剝離機理：機組運行溫度超過該材質(zhì)氧化皮快速增長的溫度水平，氧化皮更容易形成。氧化皮性質(zhì)脆硬，與基體鋼材膨脹系數(shù)差異大，尤其是與奧氏體鋼。管內(nèi)溫度與壓力的波動容易造成氧化皮與基材之間的應(yīng)力，超過限度，氧化皮開始脫落。如果停爐，蒸汽冷凝后在受熱面的彎管處積存，與脫落的氧化皮粘接在一起，再啟動，工質(zhì)流量不大，不能沖走，容易發(fā)生爆管。第九頁，共十八頁。第十頁，共十八頁。第十一頁，共十八頁。鋼材的抗氧化性能：T23T91，抗氧化溫度65018Cr8Ni系TP347H抗氧化溫度704TP304HTP347HFGSuper304HHR3C第十二頁，共十八頁。102：貝氏體T23：住友金屬，對102改進F11，F(xiàn)12：高合金含量，焊接性能差T122：住友金屬T91：美國，焊接差。ORNL（橡樹嶺實驗室）和CE馬氏體鋼T92：新日鐵，對T91改進TP304H：1Cr18Ni9Ti類似，奧氏體鋼TP347H——TP347HFGsuper304H：住友金屬+MHIHR3C：住友金屬NF709：新日鐵第十三頁，共十八頁。目前氧化皮生成無法避免采用高Cr鋼材，或細晶奧氏體鋼材，或表面鍍鉻，噴丸處理等，提高抗氧化性能第十四頁，共十八頁。防止氧化皮大面積剝落的措施：啟動過程，加強冷、熱態(tài)清洗；啟停以及升降負荷時，控制升溫升壓或者降溫降壓的速率，盡量少用減溫水；轉(zhuǎn)干態(tài)后，大流量沖洗；減少啟停次數(shù)，尤其短時間內(nèi)；必要時，降溫運行；跳機、停爐后，減緩鍋爐降溫速度。第十五頁，共十八頁。減緩氧化皮生長的措施：嚴禁鍋爐超溫超負荷運行；控制熱偏差，堅持受熱面熱偏差監(jiān)視，改善溫度場分布及受熱面吸熱均勻性；減少汽溫偏差，防止局部超溫；燃燒調(diào)整作為調(diào)溫手段，減少或避免使用減溫水大開大關(guān)來調(diào)溫；加強爐膛吹灰，定期清潔爐膛，改善受熱面?zhèn)鳠?。第十六頁，共十八頁。對策思路?/p>

應(yīng)設(shè)法防止和減緩高溫蒸汽金屬氧化物的生成;

對已生成的金屬氧化物應(yīng)避免其脫落;

對已脫落的金屬氧化物應(yīng)盡快予以清除;

對未能清除的金屬氧化物應(yīng)盡量減輕其對受熱面和汽輪機葉片的破壞等第十七頁，共十八頁。氧化皮量少，沒有堆積堵塞，是氧化皮現(xiàn)象。氧化皮量大，大面積脫落，堆積堵塞引起超溫甚至爆管是氧化皮問題。超臨界機組的氧化皮問