330MW空冷機(jī)組汽輪機(jī)高壓缸積鹽原因分析及應(yīng)對措施

杜軍賢，張愛玲，李繼東

青銅峽鋁業(yè)發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏青銅峽 751603

0 引言

2011 年4 月底到5 月初，某公司#2 機(jī)組C 級檢修時對汽輪機(jī)高壓缸解體檢查，發(fā)現(xiàn)有較厚的積鹽，并對隔板、葉片的積鹽進(jìn)行了化驗分析，其鹽類沉積物主要成分為Na3PO4和Fe2O3。分析積鹽速率 36mg/(cm2.a)屬于三類。

1 汽輪機(jī)葉片積鹽的一般原因

積鹽在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片表面的沉積與蒸汽污染有關(guān)，蒸汽污染的主要原因是機(jī)械攜帶和溶解攜帶。蒸汽的攜帶有以下兩個特點(diǎn)：

1.1 蒸汽的機(jī)械攜帶

飽和蒸汽自汽包蒸發(fā)出來時夾帶了一部分爐水水滴，這時爐水中的鈉鹽和硅化合物等雜質(zhì)，便隨水溶液進(jìn)入蒸汽中污染了蒸汽。影響蒸汽機(jī)械性攜帶的原因如下：

1）鍋爐壓力越高，蒸汽越容易帶水；

2） 汽包水位發(fā)生波動時，有大量蒸汽泡從水空間進(jìn)入汽空間，當(dāng)某些蒸汽泡水膜發(fā)生破裂時，濺出的一些大小不等的水滴隨蒸汽進(jìn)人汽空間，造成蒸汽帶水；

3） 汽包結(jié)構(gòu)： 汽包內(nèi)徑過小，爐水液面上的汽空間相應(yīng)就小，蒸汽泡破裂時會有很多小水滴濺到蒸汽引出管附近，由于這里的蒸汽流速較高，會有較多的水滴被蒸汽帶走；當(dāng)汽包直徑大時，汽空間高度就會較大，有利于水、汽分離；

4） 鍋爐水質(zhì)：當(dāng)爐水含鹽量較大，特別是當(dāng)爐水中有機(jī)物、油、苛性鈉等雜質(zhì)較多時，在汽水分界面上會形成泡沫層。

1.2 蒸汽的溶解攜帶：

1）有選擇性，在鍋爐壓力一定的情況下，飽和蒸汽對各種物質(zhì)的溶解能力有很大的差別，飽和蒸汽對硅酸的溶解能力最大，對NaOH 和NaCl 的溶解次之，而對Na2S04、Na3P04和Na2Si03等鈉鹽的溶解能力最差；

2） 與鍋爐的壓力有關(guān) 飽和蒸汽對各種物質(zhì)的溶解攜帶，隨鍋爐壓力增大而增大。

2 某電廠汽輪機(jī)高壓缸葉片積鹽原因分析

2.1 汽水品質(zhì)差

2.1.1 鍋爐吹管階段（2010.10.18—2010.10.29）

給水、爐水、蒸汽二氧化硅合格率為0%；磷酸鹽合格率81.48%。PO43-累計超標(biāo)35 h，濃度范圍為3.3mg/L～25.5mg/L， pH 合格率100%。吹管階段汽水品質(zhì)特別差，主要原因為鍋爐在制造、貯運(yùn)、安裝過程中氧化皮、鐵屑、焊渣、腐蝕產(chǎn)物、硅化合物等在化學(xué)清洗時沒有徹底清除。

2.1.2 168 運(yùn)行期間（2010.10.29—2010.11.05）

給水、爐水、蒸汽二氧化硅合格率0%；磷酸鹽合格率60%； 爐水pH 合格率100%，蒸汽鈉合格率100%。168h 期間機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐壓力高，蒸汽帶水能力強(qiáng)，蒸汽帶水中主要有Na3PO4、NaSiO3。

爐水含鹽量高導(dǎo)致蒸汽含鹽量增加。鍋爐排污不能滿足汽水品質(zhì)要求。連排調(diào)門從0%～100%變化時，連排流量變化不大，當(dāng)爐水水質(zhì)超標(biāo)時不能盡快排出爐水中的有害雜質(zhì)。為了保證爐水pH合格，提高了磷酸鹽加藥量，但因無在線磷酸鹽表監(jiān)測，人工化驗較滯后，導(dǎo)致磷酸鹽超標(biāo)嚴(yán)重，且由于連排存在問題，不能快速的降低磷酸鹽及爐水中的二氧化硅含量。

2.1.3 初期生產(chǎn)階段（2010.11.15-2011.4.28）

#2 機(jī)組給水、爐水、蒸汽中的二氧化硅、鐵及爐水磷酸鹽合格率見表1：

表1 #2 機(jī)組給水、爐水、蒸汽中的二氧化硅、蒸汽鐵及爐水磷酸鹽合格率統(tǒng)計如下：

項目 2010.11 2010.12 2011.01 2011.02 2011.03 2011.04給水硅 30% 50% 58% 75% 81% 92%爐水硅 0% 17% 25% 49% 58% 70%蒸汽硅 4% 12% 23% 30% 43% 47%蒸汽鐵 0% 0% 0% 0% 0% 0%磷酸鹽 68% 80% 97% 100% 100% 100%

從表1 來看給水、爐水二氧化硅合格率低，蒸汽中的鐵完全不合格。公司凝結(jié)水采用粉末樹脂覆蓋過濾器主要起過濾的作用，粉末樹脂覆蓋過濾器相對于高速混床除鹽能力很弱。

在機(jī)組投運(yùn)初期凝結(jié)水中含有大量鐵的腐蝕產(chǎn)物、鹽類等雜質(zhì)不能被粉末樹脂覆蓋過濾器除去，導(dǎo)致給水、減溫水水質(zhì)不良；機(jī)組啟動初期系統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物較多，樹脂粉末樹脂覆蓋過濾器進(jìn)出口壓差幾天內(nèi)就會超過0.175MPa，精處理旁路自動打開。由于粉末樹脂價格高且不容易再生的特點(diǎn)，沒有及時更換，凝結(jié)水沒有100%進(jìn)行處理。導(dǎo)致不合格的凝結(jié)水（凝結(jié)水的含鐵量在35ug/L～50ug/L 左右）進(jìn)入給水中。

2.2 設(shè)備存在缺陷

1）汽包內(nèi)汽水分離裝置存在缺陷，導(dǎo)致蒸汽機(jī)械攜帶偏大，爐水SiO2含量較低時，蒸汽的SiO2含量卻處于較高水平；從機(jī)組運(yùn)行情況看，爐水二氧化硅大于100ug/l 時，蒸汽硅就會超標(biāo)，蒸汽中的二氧化硅帶入汽輪機(jī)的量增加；爐水加入NaOH 后，蒸汽的Na+明顯增加。在給水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，Na3PO4是爐水含鹽量的主要來源。PO43-過量，旋風(fēng)分離器分離效率較低時，蒸汽機(jī)械攜帶磷酸鹽進(jìn)入主蒸汽管道和汽輪機(jī)高壓級。

以溶解攜帶方式進(jìn)入蒸汽中的硅酸鹽，由于壓力和溫度的降低，鈉化合物在蒸汽中的溶解度隨壓力降低而減小，當(dāng)?shù)陀谡羝泻繒r，該物質(zhì)就會以固態(tài)析出，并沉積在蒸汽通流部分的葉片上，形成了積鹽；

2）鍋爐連排門存在問題：鍋爐排污不能滿足汽水品質(zhì)要求，連排調(diào)門從0%～100%變化時，連排流量變化不大，當(dāng)爐水水質(zhì)超標(biāo)時不能盡快排出爐水中的有害雜質(zhì)。

3 給水、爐水優(yōu)化試驗

3.1 飽和蒸汽攜帶試驗分析：

試驗期間，在線監(jiān)測爐水的電導(dǎo)率和飽和蒸汽的Na+含量。試驗結(jié)果分析表明，隨著NaOH 的不斷加入，爐水的電導(dǎo)率逐漸增大，蒸汽Na+含量也相應(yīng)增大，當(dāng)停止加NaOH 并開始排污后，爐水的電導(dǎo)率逐漸下降，相應(yīng)的飽和蒸汽的Na+含量也減小。說明了#2 機(jī)組汽包的汽水分離設(shè)備存在問題，導(dǎo)致汽水分離效果較差，在目前狀況下，爐水不適合采用固體堿化劑處理，宜采用全揮發(fā)處理。

3.2 給水、爐水優(yōu)化處理試驗結(jié)果與分析

1）試驗期間對熱力系統(tǒng)水汽電導(dǎo)率、pH、溶解氧、鐵含量、氫電導(dǎo)率進(jìn)行了全面的監(jiān)測，水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明，省煤器入口給水的電導(dǎo)率控制在8μS/cm～10μS/cm 時，給水pH 基本上在9.5～9.6，爐水的pH 基本上在9.25～9.40，完全可以滿足水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求；

2）溶解氧：監(jiān)測結(jié)果表明，凝結(jié)水的溶解氧低于100μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)要求；除氧器出口給水的溶解氧低于7μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)要求，停止加聯(lián)氨對除氧器出口溶解氧幾乎沒有影響；

3）水汽系統(tǒng)鐵含量：水汽系統(tǒng)鐵的監(jiān)測結(jié)果表明，給水采用AVT（O）處理方式后，水汽系統(tǒng)的鐵含量逐漸降低。凝結(jié)水的鐵含量由AVT（R）時的平均65.2μg/L 降至30.0μg/L 以下；省煤器入口給水鐵含量由平均24.5μg/L 降至15μg/L 以下；飽和蒸汽鐵含量由平均23.6μg/kg 下降至10μg/kg 以下；

4） 爐水采用全揮發(fā)處理方式后水汽氫電導(dǎo)率：完全滿足爐水全揮發(fā)處理對爐水氫電導(dǎo)率的要求；水汽氫電導(dǎo)率隨覆蓋過濾器運(yùn)行時間延長而逐漸增大；

5） 爐水采用全揮發(fā)處理方式后爐水的SiO2保持在90μg/L 以下，不論機(jī)組負(fù)荷高低，蒸汽的SiO2都能維持在標(biāo)準(zhǔn)要求的合格水平。

4 防止積鹽的措施

4.1 機(jī)組正常運(yùn)行中給水采用AVT（O）處理

在爐水采用全揮發(fā)處理的情況下，爐水的含硅量宜控制在90μg/L 以下，可以確保蒸汽硅含量不超過20μg/kg 的標(biāo)準(zhǔn)要求。控制省煤器入口給水電導(dǎo)率為8μS/cm～10μS/cm，給水pH 可控制在9.45～9.55，能保證爐水pH 在9.25～9.40。

4.2 保證精處理設(shè)備正常投運(yùn)，加強(qiáng)汽水品質(zhì)監(jiān)測

兩臺過濾器不同時進(jìn)行爆膜、鋪膜工作，一臺進(jìn)行處理時，另外一臺運(yùn)行，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)100%投運(yùn)，嚴(yán)禁開旁路，降低凝結(jié)水中鐵和二氧化硅的含量保證給水及減溫水品質(zhì)合格。

4.3 做好設(shè)備防腐工作， 在運(yùn)行過程中有效控制凝結(jié)水及給水的溶氧在合格范圍內(nèi)

調(diào)整凝潔水、給水、爐水pH 值合格。機(jī)組停運(yùn)時做好停爐保護(hù)措施。

4.4 嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)組啟動期間的化學(xué)監(jiān)督

控制機(jī)組啟動期間的水汽品質(zhì)符合機(jī)組啟動指標(biāo)，凝結(jié)水品質(zhì)不合格，除氧器不上水，給水品質(zhì)不合格鍋爐不上水，蒸汽品質(zhì)不合格機(jī)組不沖轉(zhuǎn)，機(jī)組帶負(fù)荷后，按要求進(jìn)行洗硅，確保機(jī)組啟動8 小時后，水汽指標(biāo)達(dá)標(biāo)；提高化學(xué)運(yùn)行人員責(zé)任心，及時調(diào)整加藥量，機(jī)組啟動時控制PO43-濃度在小于1mg/L，爐水pH 在9.0～9.7。

4.5 汽水分離裝置檢修

由于汽包汽水分離存在問題，在檢修時對汽包的旋風(fēng)分離器、百葉窗干燥器、汽包夾層焊縫進(jìn)行仔細(xì)檢查，對存在的缺陷進(jìn)行及時處理。確保該設(shè)備在機(jī)組的下一個運(yùn)行周期內(nèi)能夠有良好的汽水分離效果。

4.6 排氣裝置內(nèi)加裝磁性濾網(wǎng)

雖然給水采用了AVT（O）處理，但是凝結(jié)水的鐵含量仍然較高，2012 年9 月大修期間在排汽裝置熱水井周圍加裝強(qiáng)磁除鐵裝置后凝結(jié)水含鐵量從30ug/L 降低到20ug/L 以下，繼而蒸汽含鐵量進(jìn)一步得到改善。

5 結(jié)論

汽水監(jiān)督是化學(xué)核心部分之一，對于新投產(chǎn)機(jī)組，特別是直接空冷機(jī)組，由于空冷島面積大，管路焊口多，汽水系統(tǒng)產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物多，投產(chǎn)前要加強(qiáng)對空冷島的熱態(tài)沖洗。 鍋爐在制造、貯運(yùn)、安裝過程中氧化皮、鐵屑、焊渣、腐蝕產(chǎn)物、硅化合物等在化學(xué)清洗時要徹底清除。

凝結(jié)水采用樹脂粉末覆蓋過濾器的，最好在前面加裝除鐵過濾器。要加強(qiáng)化學(xué)儀表的管理，使其真實(shí)反映汽水品質(zhì)，建議設(shè)計規(guī)范加入在線磷酸鹽表計，雖然磷酸鹽表反應(yīng)緩慢，但它比人工試驗及時。機(jī)組啟動時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)組啟動階段的化學(xué)監(jiān)督，確保機(jī)組啟動8 小時后汽水品質(zhì)合格。經(jīng)過爐水采用全揮發(fā)處理2012 年9 月大修時檢查汽水流通部位無結(jié)垢、積鹽現(xiàn)象發(fā)生。

[1]GB/T12145-2008火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量.

[2]電力工業(yè)技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)匯編.2008，（化學(xué)監(jiān)督）下.

[3]火力發(fā)電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則第二部分.鍋爐爐水磷酸鹽處理（DL/T805.2-2004）.

[4]火力發(fā)電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則第三部分.鍋爐爐水氫氧化鈉處理（DL/T805.3-2004）.