谭全

摘要：钢铁在高温下发生氧化作用，表面形成了一层腐蚀产物，这种产物被称为氧化皮。氧化皮的主要化学成分为铁的氧化物，包括FeO、Fe3O4以及Fe2O3等，其中FeO结构松散，起到的保护作用很小，Fe3O4 与Fe2O3 的结构相对紧密。在超临界锅炉的高温受热面，往往更容易出现氧化皮，如何让锅炉高温受热面氧化皮的产生和脱落得到有效的控制，已经成为了电力企业需要处理的问题之一。对此，本文针对660MW超临界锅炉高温受热面氧化皮的产生进行了研究与分析，提出了相应的控制方法，以期达到控制氧化皮的生成和脱落，从而提高锅炉运行效率的目的。

关键词：超临界锅炉;受热面;氧化皮

前言：

近些年来，超临界锅炉发电具有节能减排、耗煤量低等优点，已经在我国逐步成为锅炉选择上的主要趋势。但是660MW超临界锅炉也依然存在有一些问题，例如材料经过长时间的慢慢氧化积累而形成一层氧化皮。氧化皮的膨胀系数与密度都和钢管基材之间，存在着不晓得差异，这就会造成氧化皮很容易在外部里的影响下脱落，将受热面管堵塞。从现阶段的情况来看，氧化皮的产生与脱落，们已经成为了影响660MW超临界锅炉运行的一大因素。

1 氧化皮产生的基本原理

金属在高温条件下，可以与水蒸汽发生严重的氧化反应。当温度高于450℃的时候，金属铁与水蒸汽发生如下反应反应，生成含铁元素的氧化物[1]：

3Fe+4H20=Fe3O4+4H2

与铁发生氧化的氧元素是存在于H2O中的，HO与O2和H2之间的比值平衡如下：

2H2+02=2H20

所以水蒸汽的氧化性强度，被O2和H2之间的比例所影响，在600℃的温度条件下，与FeO平衡的值大约为7，相应的平衡氧分压大约为10～26atm。但是在实际情况中。过路的运行使得水蒸汽的流量较大，生成H2的量不大，而且还容易随着水蒸气流失，所以平衡值会小于7，从而促进了导致铁的氧化速率。

2 氧化皮产生的原因

2.1 锅炉过热蒸汽系统的氧化皮

660MW超临界锅炉高温受热面容易因为蒸汽温度过高而产生氧化皮，在制造加工和运行两个阶段尤为明显。在制造加工阶段，蒸汽管内的温度可以达到570℃以上，这就促使了铁的氧化，产生了氧化膜，这种氧化膜的主要成分有FeO、Fe3O4，以及Fe2O3。其中FeO结构松散，起到的保护作用很小，Fe3O4 与Fe2O3 的结构相对紧密，能够起到一定的保护作用[2]。对于新的锅炉设备，经过酸洗环节，促使其表面Fe3O4以及Fe2O3的保护层，这样能够让产生的氧化皮不易，从而防止锅炉钢体表面裸露，导致新的氧化皮产生，形成一个恶性循环，对锅炉的质量造成了威胁。660MW超临界锅炉高温受热面在运行后温度大约在450～570℃，在这种环境下生成的氧化膜主要成分为Fe3O4和Fe2O3，能够在一定程度上阻止660MW超临界锅炉高温受热面再次发生氧化，起到一定的保护作用。

2.2 锅炉水系统腐蚀物产生氧化皮

660MW超临界锅炉的水回路管道的组成材料，主要为碳钢、低合金钢，或者高合金钢、铜合金等等。在水回路管道中，存在着一些化学药剂以及工业废水，这些化学成分进入锅炉蒸发系统发生反应，会产生多种具有腐蚀性的物质。部分含铁的氧化物还会出现沉积的现象，对管路造成堵塞。如果化学物质进入汽轮机中，会对汽轮机叶片造成腐蚀，使其运行效率下降。如果进入到汽阀，容易让阀门变得迟钝，还会出现汽轮机彻底卡住的现象。

3 氧化皮的相关防护措施

3.1 日常冲洗环节

660MW超临界锅炉在日常冲洗环节中，排出的水质必须达到冷态冲洗和热态冲洗水质的要求标准。在使用冷态冲洗时，让锅炉水循环泵启动，保持冷水调节阀处于打开状态，持续冲洗分离器，等到排水中铁元素的含量不超过100μg/L的时候，冷态循环冲洗才能够结束。在使用热态冲洗的时候，对燃料和水的用量都需要严格的控制，保持分离器口在200°C的恒温条件，持续冲洗，等到排水中铁元素的含量不超过100μg/L的时候，热态循环冲洗结束[3]。

3.2 温度控制环节

氧化皮的一大根本原因，是环境温度的变化，因此对于660MW超临界锅炉的蒸汽和金属温度，要进行严格的控制，对660MW超临界锅炉运行状态，也要采取实时的全面监控。对于温度标准，需要保证锅炉主、在热汽温两侧的温度差值在10℃以下。如果發现温差变大，要对锅炉两侧送、引风机的工作状态进行及时的检查，确保各个不见得工作运行状态没有异常，保障锅炉金属温度分布均匀，如果有异常情况出现，必须在第一时间做出处理程序，维护锅炉的运行不受更大的影响。

结论：

660MW超临界锅炉能够提高企业的发电效率，减少能源消耗，从而起到一定的改善上台环境的作用。与此同时，超临界锅炉受热面容易产生氧化皮，而氧化皮脱落会对锅炉运行造成影响等系列问题，也给生产运营带来了一定不良影响。做好冷态冲洗与热态冲洗，控制好锅炉的运行温度，能够在一定程度上预防锅炉受热面上产生氧化皮，从而对对锅炉的正常运行做出了保障。

参考文献：

[1]魏力民，刘超，程义，谭舒平.超（超）临界锅炉高温受热面氧化皮产生与剥落的影响因素及防护措施[J].理化检验（物理分册），2017，53（10）：731-736.

[2]武东森，郭文海，李传荣.超临界锅炉高温受热面内壁氧化皮的形成及剥落机理研究[J].工业锅炉，2018（06）：1-4.

[3]魏力民，刘超，程义，谭舒平.超（超）临界锅炉高温受热面氧化皮产生与剥落的影响因素及防护措施[J].理化检验（物理分册），2017，53（10）：731-736.