河曲电厂汽轮机积盐分析

河曲电厂汽轮机积盐分析

刘素迪

山西鲁能河曲发电有限公司山西忻州036500

摘要：对汽轮机叶片及本体的现场检查以及对其表面的沉积物进行垢样分析可以看出汽轮机严重积盐和腐蚀，根据运行期间的水汽监督数据发现饱和蒸汽的钠离子严重超标，对其汽包进行检查发现汽包内筒焊缝开裂共计43条，其中顶部25条，下部18条，最长裂纹1200mm，最短裂缝50mm。裂缝部位全部是延原焊口开裂。所以可以断定这次汽轮机的严重积盐是由于汽包内裂缝造成水汽品质差而导致的。

关键词：汽轮机盐类沉积物分析

一、汽轮机内的盐类沉积物的形成过程

带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后，由于压力和温度降低，钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度随压力降低而减小，当其中某种物质的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量时，该物质就会以固态析出，并沉积在蒸汽通流部分。此外，蒸汽中那些微小的NaOH浓缩液滴以及一些固态微粒，也可能粘附在汽轮机的蒸汽通流部分，形成沉积物。现将过热蒸汽中的各种杂质在汽轮机内的沉积特性分述如下：

(1)钠化合物。由过热蒸汽带入汽轮机的钠化合物，一般为Na2S04、Na3PO4、Na2SiO3、NaCI和NaOH等。由于这些杂质在过热蒸汽中的溶解度并不很大，而且随着蒸汽压力的下降，它们的溶解度也会很快下降，所以在汽轮机内，当蒸汽压力稍有降低时，它们在蒸汽巾的含量就已高于其溶解度，因此很容易从蒸汽个析出。在这些杂质中，因Na2SO4Na3P04、Na2SlO3在蒸汽中溶解度较小，最先析出，故主要沉积在汽轮机的高压级内；Nacl和NaOH的溶解度较大一些，主要沉积在汽轮机的中压级内。在汽轮机内，蒸汽中的NaOH还能发生下述变化：

1)与蒸汽中H2SIO3反应，生成Na2Si03，沉积在高、中压缸。

2)与汽轮机蒸汽通流部分金属表面上的氧化铁反应生成NaFe02。

(2)硅酸。硅酸在蒸汽中的溶解度较大，因此当汽轮机中燕汽的压力降到较低时，它们才能从蒸汽巾析出。在汽轮机内形成的SIO2沉积物，不镕于水、质地坚硬，常有不同的结晶形态，在低压级内沉积的先后次序是：结晶的。石英、方石英，最后是天定形的(非晶体)二氧化硅。

(3)铁的氧化物。蒸汽中铁的氧化物主要呈固态微粒，呈溶解状态的量很少。微粒状铁的氧化物在汽轮机各级中都可能沉积，其沉积情况主要与蒸汽流动工况、微粒的大小及蒸汽通流部分金属表面的粗糙程度有关。至于蒸汽溶液中铁的氧化物，则随蒸汽参数的降低逐渐析出。

二、汽轮机中盐类沉积物的分布特点

在汽轮机的不同级中，生成沉积物的情况是各不相同的，其基本规律可归纳成以下几点：

(1)不同级中沉积物量不一样。在汽轮机中除第一级和最后几级积盐量极少外，低压级的积盐量总是比高压级的多些。在汽轮机最前面的一级中，由于蒸汽参数仍然很高，而且蒸汽流速很快，其中杂质尚不会从蒸汽中析出或者来不及析出，因此往往没有沉积物。在汽轮机的最后几级中，由于蒸汽中已含有湿分，杂质就转入湿分中，且湿分能冲洗掉汽轮机叶轮上已析出购物质，所以在这里也没有沉积物。

(2)不同级中沉积物的化学组成不同。—般来说，汽轮机高压级中的沉积物主要是易溶于水的Na2SO4、Na2SIO3可能有难溶于水的钠化合物，如Na20．Fe2O3•4SIO2(钠锥石)和NaFeO2(铁酸钠)等，低压级中的沉积物主要是不溶于水的SiO2。铁的氧化物在汽轮机各级中(包括第一级)都可能沉积，通常在高压级的沉积物中，它所占的百分率要比低压级多些。

(3)在各级隔板和叶轮上分布不均匀。汽轮机中的沉积物不仅在不同级中约分布不均匀，即使在同一级中，部位不同，分布也不均匀。

(4)供热机组和经常启、停的汽轮机内的沉积物量较少。在汽轮机停机和启动时，都会有部分蒸汽凝结成水，这对于易溶的沉积物有清洗作用，所以在经常停、启的汽轮机内，往往积盐量较少。

三、我厂汽轮机的盐类沉积物的原因分析

（1）本次#1机大修对叶片检查情况

a）概况：大机高压缸转子和隔板叶片从前到后由粉红色至灰白色积盐，动叶积盐较少，静叶积盐严重。主要成分为磷酸盐,动叶6-9级静叶7-9级有铜，叶片无腐蚀，PH均为14。第9级动叶积盐0.78mg/cm2.a，第5级静叶积盐50.2mg/cm2.a，中压缸转子和隔板叶片前两级基本无积盐、后三级有一层棕红色积盐、叶片无铜、无腐蚀PH均为14。低压缸转子和隔板叶片前五级有积盐、无腐蚀，末两极基本无积盐，叶前有水蚀。第3级动叶积盐0.18mg/cm2.a对这次叶片积盐高压缸评价为：三类,腐蚀评价为：一类。

对我厂汽轮机叶片的沉积盐成分分析可以看出，高压缸的沉积盐主要为磷酸盐垢，其次为氧化铁和氧化铜。而中、低压缸沉积盐主要是二氧化硅盐垢，其次为氢氧化钠盐、磷酸钠盐、碳酸钠盐、氯化钠以及少量的氧化铁和微量的氧化铜。各种沉积盐的分布情况完全符合盐类的溶解度与压力和湿度的关系。

但是汽轮机的积盐分布情况，盐类沉积物主要集中在汽轮机叶片的4-5级，与我们前面提到的某高压汽轮机各级中的正常沉积物量曲线不一致，可以断定我们的汽轮机积盐属于非正常积盐腐蚀，为此我们对2015年6月-2016年3月期间的水汽试验进行了统计可以看出：饱和左侧：水汽分析42次，其中超标准（10μg/L）21次，最大61.2μg/L，超标准（7μg/L）29次。

饱和右侧：水汽分析36次，其中超标准（10μg/L）19次，最大36.9μg/L，超标准（7μg/L）25次。

过热左侧：水汽分析33次，其中超标准（10μg/L）3次，最大50.3μg/L超标准（7μg/L）6次。

过热右侧：水汽分析32次，其中超标准（10μg/L）1次，最大18.56μg/L超标准（7μg/L）5次。

所以说，蒸汽长期超标致使盐类由于机械携带而进入汽轮机使汽轮机严重积盐，但由于正常监督虽发现水汽品质异常，而取样架水样串水，造成无法正确判断是否汽水分离效果不好。本次大修对取样架进行了改造，取样架串水缺陷消除。

四、结论

是什么导致了蒸汽品质的长期不合格呢？大修期间我们重点检查了汽包，发现汽包内部1)通体黑灰色，无明显的水位线。表面一层松软黑色沉积物，沉积量甲侧26.71g/m2，乙侧27.93g/m2。中间底部较厚约2mm。2)旋风子无倒伏和松动，百叶窗和落水管无松动和倾斜。3)连排管孔眼无堵塞。4)给水管中部一层橙色松软附着物，擦除后下面为钢灰色，无腐蚀。原因是停机锅炉串水，给水溶氧高造成。5)在连排管中间靠乙侧平焊缝开裂,甲侧有一道平焊缝开裂。6)在初次检查甲侧第九、十落水管之间的内筒有一条焊缝开裂。金属监督人员检查又发现有六道焊缝开裂，要求拆除裂缝上三次分离器检查发现裂缝延伸到分离器上20cm。后全部拆除三次分离器检查汽包内夹层焊缝共发现裂缝27条，在处理过程中又发现16条共计43条，其中顶部25条，下部18条，最长裂纹1200mm，最短裂缝50mm。裂缝部位全部是延原焊口开裂。经分析，主要原因是原焊接质量差造成。

所以我们可以得出结论，造成汽轮机积盐严重的原因主要是汽包内桶有多条裂缝，使汽水分离不好，造成蒸汽携带水滴使蒸汽品质恶化，从而导致高中压缸严重积盐。

参考文献

武汉水利电力大学肖作善施燮钧,《热力发电厂水处理下册（第三版）》,中国电力出版社,2011年5月第3版