黃山初冬，寒而不凍，超（超）臨界鍋爐氧化皮監控對策及疑難問題技術交流研討會在業內同仁的期待下，于2013年11月29-30日在黃山召開。會議邀請國內資深專家和生產一線高級技術主管徐洪、肖芝林、周江、許好好、尹金亮、陳培生、金萬里、肖旻硯、梁志遠發表主題演講，舉辦專題講座。
會議現場
超（超）臨界鍋爐氧化皮監控對策及疑難問題技術交流研討會
首先，與會嘉賓進行自我介紹，接著中國電力科技網魏毓璞主任宣布會議開始：“自2007年我們連續召開七屆‘超超臨界機組技術交流年會’，幾乎每次會議氧化皮都是大家關心的焦點。近期超（超）臨界鍋爐管內蒸汽側氧化皮產生、脫落、堵塞爆管和管外煙氣側高溫腐蝕問題暴露突出，引起“非停”事故，因此中國電力科技網決定召開會議，專題研討。為籌備會議，會務組提前征集大量疑難問題；本著對與會嘉賓高度負責的精神，徐洪研究員、周江高級工程師等專家在會前翻閱技術資料，不斷優化PPT，從理論和實踐兩個方面做了大量準備工作，相信各位一定不虛此行、有所收獲。”
中國電力科技網魏毓璞主任主持會議
國電浙江北侖第一發電有限公司鍋檢和金屬監督專責周江高級工程師發表“蒸汽側氧化監控技術研究成果介紹”演講：a.氧化皮問題多樣性及復雜性原因探討；b.基建中防止氧化皮問題的努力；c.壁溫監控系統及應用分析；d.爐內壁溫的測量和分析；e.蒸汽側氧化氫監測的實踐及探討；f.加氧后如何控制氧化速度；g.實際運行條件下噴丸與否的管子氧化皮對比；h.嚴重氧化皮堵塞鍋爐連續四年無爆泄之經驗。本專題用大量事例論述氧化皮問題的多樣性和復雜性。指出影響氧化皮生長速度的關鍵是：材料本身的抗蒸汽氧化溫度與其所處部位的內壁溫度。這兩個溫度實際值的波動受多種因素的影響。在目前材料抗蒸汽性氧化溫度余量小的情況下，要防止氧化皮問題，需要材料、鍋爐、化學、運行和儀控等專業的通力合作。針對目前沒有任何直接手段監測加氧對高溫受熱面危害，創造性地運用了氫量平均值來調節不同時期合理的加氧量。通過對膨脹量的計算，從理論上指出了目前以緩慢啟停等為主要手段的控制氧化皮脫落方法。提出了在不同停機狀態下不同的控制手段，并經過存在嚴重氧化皮堵塞機組，四年四次正常停機檢修和三次短時停機考驗。
國電浙江北侖第一發電有限公司高級工程師周江
中電投安徽淮南平圩發電有限責任公司高級工程師金萬里發表“氧化皮產生狀況對比綜合分析”演講：a.不同運行參數、不同爐型結構、不同水處理后和不同區域氧化皮狀況對比；b.氧化皮脫落輕重原因分析；c.氧化皮脫落處理措施；d.氧化皮產生隱患和防控對策。通過149臺次鍋爐對比綜合分析，表述我國4種爐型、不同地區、不同水處理氧化皮產生狀況，成功消除氧化皮堵塞風險，提示從設計選材、溫度控制、化水處理、停爐檢測處理著手即可解決氧化皮堵塞隱患，提出行之有效防控對策。
中電投安徽淮南平圩發電有限責任公司高級工程師金萬里
華電望亭電廠教授級高級工程師陳培生發表“超超臨界機組高溫爐管氧化皮堵塞預防管理”演講：a.設計階段監督管理；b.制造階段監督管理；c.安裝階段監督管理；d.運行階段監督管理；e.檢修階段監督管理。指出要從設計、制造到運行檢修全過程進行嚴格技術監督和控制，才能有效防止超（超）臨界機組高溫爐管氧化皮堵塞爆管事故的發生。在機組投產運行之前如果不能有效做好各項工作，如：設計階段管材的選擇；過熱器和再熱器的結構布置；爐管壁溫測點的位置和數量；是否設置節流圈；鍋爐制造安裝調試質量等等。那么在機組運行階段就很難有效控制高溫爐管內氧化皮脫落和堵塞，明確提出過量的含氧量會加速高溫爐管內壁氧化皮的生成和脫落。從目前情況看，能有效防止高溫爐管內壁氧化皮脫落和堵塞的主要手段：一是減少和防止爐管超溫運行；二是盡量減少爐管內高溫蒸汽的含氧量，盡可能提高給水質量；三是盡可能地減少高溫爐管的升降溫速度。
華電望亭電廠教授級高級工程師陳培生
華電電力科學研究院工程師肖旻硯發表“基于服役條件下超(超)臨界鍋爐用新型耐熱鋼高溫蒸汽氧化特性研究”演講：a.超臨界流體性質；b.各金屬材料氧化膜表面形貌的分析；c.金屬材料高溫蒸汽氧化機理及對策；d.氧化皮生長數據模型的建立與應用。超(超)臨界機組受熱面管路中氧化皮生長與剝落的研究不能僅局限于某個單一專業領域，它的生長機理與控制對策研究需要以鍋爐機組運行介質——超臨界水的性質為主要依據，結合水質，鍋爐運行狀況，氧含量等因素綜合考慮。通過對氧化皮生長數據的收集，結合數據模型預測等方法對氧化皮生長趨勢進行預測。
華電電力科學研究院工程師肖旻硯
浙江浙能能源技術有限公司材料專業主管/高級工程師許好好發表“超（超）臨界鍋爐TP347H材料高溫爐管氧化皮問題”演講：a.典型超（超）臨界鍋爐TP347H材料高溫爐管氧化皮剝落堆積情況簡介；b.TP347H材料高溫爐管氧化皮生成與剝落特點分析；c.影響TP347H材料氧化皮生成和剝落堆積主要因素分析與探討；d.TP347H材料高溫爐管氧化皮剝落堆積的防范與治理；e.TP347H材料升級決策依據和建議。結合典型超（超）臨界鍋爐TP347H材料高溫爐管內壁氧化皮剝落案例，根據測試數據和剝落規律統計事實，提出了蒸汽溫度是主導氧化皮生成速率首要因素的結論，據此提出控制氧化皮生成與剝落防范措施，以及TP347H材料升級改造依據。對于超（超）臨界鍋爐給水加氧工藝，提出：1）為防止和減輕水側的流動加速腐蝕（FAC），給水加氧工藝是必由之路；2）對高溫蒸汽側，鑒于富余氧可能帶來的負面影響，采取精確加氧工藝也是必由之路。
浙江浙能能源技術有限公司高級工程師許好好
周江主持答疑，針對預先收集的近20個單位的疑難問題，進行了分類詳細解答、說明。對噴丸質量檢驗問題，不但介紹了日本金相法和ALSTOM采用顯微硬度法的各自要求，還對比了各自優缺點。由于噴丸質量對抗蒸汽氧化影響很大，建議應在合同中明確噴丸的深度及噴丸范圍要求。解釋了金屬材料的抗火焰氧化溫度、抗蒸汽氧化溫度及許用溫度區別。對調試和運行期間如何更有效防止氧化皮危害也進行了分析討論。
11月30日，中電投河南技術信息中心高級工程師尹金亮發表“基于超超臨界機組發電設備狀態監測的綜合治理研究”演講：a.鍋爐氧化皮治理思路；b.氧化皮預防及控制措施；c.爐管氧化皮厚度與金屬當量溫度；d.熱偏差與調試優化和運行管理；e.基于ORP的精確給水加氧控制技術。全鐵給水系統中給水處理優化的趨勢是由還原性處理轉向氧化性處理，但國內加氧控制寬泛，提出了基于ORP的精確給水加氧控制技術，通過給水O2、PH值和氫電導協調控制，實現較低給水含氧量精細控制，減小了FAC和鍋爐壓差，減輕了加氧對氧化皮生長和脫落不利影響。
中電投河南技術信息中心高級工程師尹金亮
華能金陵發電有限公司副總工程師/高級工程師肖芝林發表“華能金陵電廠減緩鍋爐蒸汽通道氧化皮生成以及控制氧化皮適時脫落的探索”演講：a.鍋爐高溫管箱基材配置及壁溫限值；b.二號爐氧化皮大量脫落經過及原因分析；c.影響蒸汽通道氧化皮生成速度的因素；d.減緩氧化皮生成速度的舉措；e.控制氧化皮適時脫落的探索。借助華能金陵發電有限公司超超臨界百萬機組生產實踐，對某次鍋爐高溫受熱面爆管停機過程氧化皮大量脫落的原因進行詳細分析，根據脫落氧化皮晶相分析判斷，氧化皮主要從晶粒較粗的TP347H管材上脫落，而之前高溫受熱面在運行中并沒有出現嚴重超溫現象，所以晶粒較粗的TP347H容易產生氧化皮，并在停機過程中因壁溫大幅波動而脫落；同時詳細探討了氧化皮生成原因、脫落機理，重點闡述了氧化皮生產速度和脫落的影響因素，并從正常運行、起停機和檢修管理等角度控制氧化皮適時脫落，這對超超臨界鍋爐控制氧化皮產生和脫落具有借鑒作用。
華能金陵發電有限公司副總工程師肖芝林
西安交通大學能動學院博士梁志遠發表“國產耐熱鋼Super304H蒸汽氧化機理研究”演講：a.Super304H鋼服役機組介紹；b.氧化層微觀形貌及生長機理推測。基于超超臨界機組使用的新型耐熱材料實機運行試驗時間較短，多爐次材料氧化性能統計數據不足的現狀，報告對國產Super304H鋼蒸汽氧化機理進行了研究。研究結果表明運行12k小時管內壁氧化物由致密的Fe-O外氧化層和復雜胞狀內氧化層組成，而運行34k小時的管內壁氧化層發生局部剝落，未剝落的氧化物呈典型雙層結構。內層氧化物生長主要是以胞狀結構向基體延伸，其中原晶界處尖晶石狀氧化物生長與晶內氧化呈競爭模式，氧離子傳輸速度成為關鍵因素。Cr和Fe的氫氧化物揮發生成空洞，空洞的生長，聚合，最后導致裂紋生成，而氧化層間不同的熱膨脹系數進一步加劇，最終導致剝落發生。
西安交通大學能動學院博士梁志遠
會議安排運行和擬建兩個電廠典型案例分析、會診，在周江主持下，首先由江蘇利港電廠介紹600MW鍋爐氧化皮問題具體實踐和大流量蒸汽沖管試驗數據，專家和與會嘉賓共同參與，從中大家也得到了啟發，在吸取經驗教訓的基礎上，提出針對性解決方案；對華電富拉爾基熱電廠提供的鍋爐廠初步選材方案，專家提出了制造廠設計選材時僅考慮材料的許用溫度，沒有考慮抗蒸汽氧化溫度的問題及改正意見，并通過會議當場舉手的方式，了解同類鍋爐選材產生氧化皮問題的事例。會議結束前該廠即表示，經與制造廠溝通決定對選材進行部分更改。這對該廠和大家籌建超（超）臨界機組避免失誤，少走彎路具有極大意義。由于周江就大家會前提出的疑難問題，提前做了大量準備工作，因而整個過程他表現突出，貢獻頗多，贏得了與會嘉賓的敬重。
技術交流
左上：神華國華（北京）電力研究院有限公司謝建文；右上：華電安徽蕪湖發電有限公司賀江南；左下：華潤電力有限公司馬成海；右下：華能上海電力檢修公司徐曉陽
互動答疑
左上：上海電氣電站集團工程公司熊偉；右上：華能山東發電有限公司生產部張華東；左下：中國電力出版社安小丹；右下：大唐長山熱電廠運行部任蘭玲
江蘇方天電力技術有限公司首席工程師徐洪發表“超超臨界火電機組蒸汽通道氧化皮剝落理論研究最新進展”演講：a.環境破壞說要義；b.給水加氧處理引發蒸汽通道氧化皮剝落的機理；c.氧化皮剝落之影響要因分析；d.氧化皮雙層界面鉻蒸發的特征指標；e.氧化皮大面積脫落后金屬表面的狀態。在ASME POWER 2011誕生的“環境破壞說”以嶄新的視角詮釋了給水加氧處理引發蒸汽通道氧化皮剝落的機理，指出氧化皮脫落并非由純物理因素所引起，而是物理和化學因素共同作用的結果。基于“環境破壞說”的氧化皮剝落理論全面、系統地闡釋了鍋爐高溫受熱面氧化皮剝落的影響因素。雙層氧化皮內、外層界面存在的空穴是氧化皮剝落的內因，氧化皮承受的應力是氧化皮剝落的外因。氧化皮空穴的成因又可分為內因和外因，內因主要是金屬含鉻量，外因主要包括蒸汽參數和蒸汽含氧量等。主蒸汽含氧量與鉻酸根含量之間具有顯著的正相關性，而主蒸汽氫電導率是反映氧化皮鉻蒸發的特征指標。外層氧化皮剝落以后，內層氧化皮會繼續增厚，但難以剝落。對于已經發生了氧化皮大面積剝落的超（超）臨界鍋爐，如果檢查確認高溫受熱面氧化皮剝落比較完全，脫落之氧化皮清理比較徹底，則在相當長時期內氧化皮剝落都將不再是運行憂患。
徐洪在2009年日本神戶召開的國際動力工程會議（ICOPE-2009）上首次提出“超超臨界壓力鍋爐垂直管屏水冷壁頻繁失效的直接原因是水冷壁入口節流圈污堵導致水冷壁溫度偏差和流量偏差，其根本原因在于給水鐵離子含量長期超過機組循環化學平衡濃度”的科學論斷，揭示了超超臨界壓力鍋爐垂直管屏水冷壁失效的根本原因并提出了簡單易行、行之有效的防爆策略，成功解決了國電泰州電廠和華能玉環電廠六臺1000MW超超臨界壓力鍋爐水冷壁頻繁失效的難題。
徐洪首創的“環境破壞說”（Ecocide Hypothesis），揭開了OT與蒸汽通道氧化皮剝落因果關系的謎底。國際工程界最權威機構ASME燃料與燃燒委員會主席（動力分會前主席）Chris Blazek先生親自發來了邀請函，邀請徐洪赴丹佛參加POWER 2011年會，并在會上作了題為“Effects of Oxygenated Treatment on Exfoliation of Duplex Scale in Steam Path”的專題演講，受到國際動力工程學界同仁關注和好評。在“環境破壞說”基礎上，成功開發了“本質安全的直流鍋爐給水加氧處理方法”，該方法已獲得國家知識產權局兩項發明專利授權。迄今為止，該專利已經在國內31臺超（超）臨界機組上獲得成功應用，產生經濟效益高達數億元。繼而創立了嶄新的氧化皮剝落理論——基于“環境破壞說”的氧化皮剝落理論，全面、系統地詮釋了高溫蒸汽通道氧化皮剝落的機理及影響因素，為防治氧化皮剝落提供了有力的理論工具。
演講之后徐洪研究員對現場提出的問題進行解答。
江蘇方天電力技術有限公司首席工程師徐洪
首戰告捷，專題會議的召開得到與會嘉賓歡迎并給予高度評價。各發電公司呼聲很高，期待繼續舉辦，爭取選派更多工程技術人員學習交流。主辦單位欣然表態，愿意滿足大家的要求，努力做好服務工作。
為使更多科技工作者共享會議成果，中國電力科技網對會議進行全程實況錄像并制作標清DVD光盤和高清硬盤，方便未能參會者通過光盤和硬盤收看，既彌補缺憾，又有親臨會場的收獲，這一貼心舉措令大家非常滿意。
