汽輪機腐蝕的原因和防治措施

摘 要：文章介紹了汽輪機腐蝕形成的原因，分析了水質(zhì)好壞對腐蝕的生成有重大影響。腐蝕的根本原因來自凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，提出了幾種提高精處理效果的措施，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：汽輪機；腐蝕；水質(zhì)；精處理

引言

在超臨界熱力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的汽包鍋爐已不能適應(yīng)技術(shù)的要求，取而代之的是有著更為優(yōu)越的性能的直流鍋爐。但是直流鍋爐致命缺點是不能對汽水進行排污，所以對水質(zhì)有著極高的要求，水質(zhì)的好壞直接影響著鍋爐和汽輪機的安全健康運行。文章針對我廠大修過程中發(fā)現(xiàn)的汽輪機腐蝕現(xiàn)象進行分析，在凝結(jié)水精處理方面采取了積極的防治措施，使汽輪機的腐蝕問題得到了有效的解決。

1 汽輪機腐蝕的原因

水質(zhì)的好壞，是導(dǎo)致汽輪機腐蝕的直接也是最重要的因素，汽輪機腐蝕和積鹽與蒸汽的質(zhì)量密切相關(guān)，汽輪機的腐蝕類型有酸性腐蝕、點腐蝕、沖擊損傷和水滴磨蝕。

1.1 高壓缸腐蝕積鹽積垢

在汽輪機的高壓部分，蒸汽沒有發(fā)生相變，始終是干蒸汽。高壓缸部分在運行中通常不會引起腐蝕問題。但是機組在停運期間，由于高壓缸附著的鹽和垢的吸潮性，將會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其腐蝕的嚴重程度與垢的成分有關(guān)。如果凝結(jié)水精處理投運不正常，或給水含鐵量較高，高壓缸容易發(fā)生鐵垢沉積。

1.2 中壓缸腐蝕積鹽積垢

汽輪機中壓缸主要發(fā)生硅垢和NaCl等鹽類的沉積。蒸汽中的含硅量較高時，往往在汽輪機的中壓缸和低壓缸都發(fā)生沉積。蒸汽中的氯化鈉主要有兩個來源，一是來自外部系統(tǒng)的漏入，包括凝汽器管的泄漏，二是來自凝結(jié)水精處理本身的釋放，包括使用了不合格的堿再生陰樹脂，凝結(jié)水混床運行終點控制不當(dāng)，凝結(jié)水精處理氨化運行而再生又未按氨化運行的劑量再生。

1.3 低壓缸腐蝕

汽輪機低壓缸一般發(fā)生腐蝕現(xiàn)象比較多，發(fā)生積鹽的現(xiàn)象比較少，主要是濕蒸汽能清洗鹽垢。當(dāng)蒸汽剛出現(xiàn)凝結(jié)水時一般出現(xiàn)在倒數(shù)第2級到第4級不等。如果蒸汽的質(zhì)量不好，特別是含有無機陰離子時，往往對汽輪機葉片造成腐蝕。由于蒸汽中的各種鹽類和無機酸等的汽、水分配系數(shù)都非常低，通常都在10-4數(shù)量級以下，汽輪機的初凝水不再是一般意義的凝結(jié)水，而是鹽水。從機組實際檢測證實，汽輪機初凝水的pH值可能降到中性或酸性，并含有Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、CH3COO-等。在低壓缸的初凝區(qū)最容易發(fā)生點腐蝕。點腐蝕可以發(fā)生在汽輪機的運行過程中，也可發(fā)生在停運過程中。初凝水中的鹽類，特別是含Cl-和SO42-的鹽是產(chǎn)生點腐蝕的腐蝕介質(zhì)。機組因混床終點控制不當(dāng)，將有大量的氯離子漏出，導(dǎo)致蒸汽中氯離子含量偏高，造成初凝區(qū)發(fā)生點腐蝕。

我廠的汽輪機低壓缸葉片產(chǎn)生的腐蝕正好為氯離子引起的點狀腐蝕。

2 汽輪機腐蝕的防治

高塔分離是國內(nèi)火電廠凝結(jié)水精處理分離再生最主要的工藝，其主要由樹脂分離塔（SPT）、陰樹脂再生罐（ART）和陽樹脂再生兼貯存罐（CRT）三部分組成。SPT由直的筒體和倒置的錐臺形筒體組成。反洗沉降及輸送樹脂時，水在直段部分有柱狀的流動，內(nèi)部攪動小，從而利用陰、陽樹脂的密度差，借反洗強度的調(diào)節(jié)控制使陰樹脂與陽樹脂完全分離，分離后陰陽樹脂的交叉污染在0.1%以下，然后再將陰、陽樹脂分別用水輸送到ART和CRT進行再生。再生好的陰樹脂從ART用水和壓縮空氣輸送到CRT。在CRT中進行陽陰樹脂的混合，沖洗合格后備用。

2.1 優(yōu)化調(diào)整樹脂量和樹脂配比

目前精處理系統(tǒng)存在樹脂比例不恰當(dāng)，再生系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理。《運行規(guī)程》中給出的樹脂量，無法說明依據(jù)，甚至設(shè)備廠家說明書中數(shù)據(jù)也很混亂。

鑒于此，必須針對SPT、ART和CRT的設(shè)備尺寸圖，結(jié)合再生步序，進行計算以確認樹脂添加量是否得當(dāng)，以及填裝完畢后，樹脂應(yīng)達到的位置。

2.2 再生控制

在高塔分離法中，反洗流量的控制對樹脂分離效果具有重要作用。采用該法的再生系統(tǒng)以高塔為核心，其結(jié)構(gòu)特點是上部直徑擴大形成錐體且塔身具有足夠的高度，即可以保障陽樹脂充分膨脹，而陰樹脂又不會被沖出。樹脂分離要求反洗流量漸次減小，以利于樹脂的分離沉降，流量的設(shè)定分布要符合所用樹脂的沉降速率規(guī)律。樹脂反洗的2個流量平臺要持續(xù)一定的時間，這樣可以保持使樹脂在該流量平臺上有一個相對的動態(tài)平衡狀態(tài)，有利于下一步的樹脂沉降，保證樹脂在有序的狀態(tài)下進行分離。

2.3 優(yōu)化混脂及混床投運條件

再循環(huán)泵的功能是在混床投入運行前提供再循環(huán)沖洗。再循環(huán)泵吸取陽床或混床出口的沖洗水將其送回到入口母管。在混床出口設(shè)有電導(dǎo)率在線檢測，當(dāng)檢測到混床沖洗出水的電導(dǎo)率合格時，即陽離子導(dǎo)電度<0.1μS/cm時，混床再循環(huán)沖洗結(jié)束，投入正常運行。備用混床投入運行初期，其出水電導(dǎo)率（25℃）往往達到0.4～0.5μS/cm，甚至更高，雖然持續(xù)時間較短，但此時大量的雜質(zhì)被帶入給水，給機組安全和經(jīng)濟運行留下隱患。

2.4 嚴格控制出水水質(zhì)和周期制水量

混床臨近失效，出水電導(dǎo)率（25℃）開始上升，且具有明顯上升趨勢時就應(yīng)切換混床運行，盡可能使混床切換時的出水電導(dǎo)率（25℃）不超過0.10μS/cm，防止混床大量“漏氯”。

由于目前樹脂再生人員緊張，運行操作熟練程度不高，難以保證樹脂再生水平，所以將混床失效水質(zhì)指標(biāo)：陽離子電導(dǎo)率和電導(dǎo)率均控制在0.10μS/cm，初期可用放寬到0.15μS/cm，并在以上指標(biāo)基礎(chǔ)上限制混床周期制水量。

2.5 精處理系統(tǒng)運行管理需要加大培訓(xùn)

精處理作為熱力系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵的水處理單元，雖然已經(jīng)實現(xiàn)計算機自動化運行，但是針對某些問題，自動化程序無能為力，需要運行人員結(jié)合實際情況進行調(diào)整。目前能在故障情況下手動操作的人員較少，無疑是水汽品質(zhì)進一步提高的一大障礙，因此需要加大人員技術(shù)培訓(xùn)力度。

3 結(jié)束語

精處理設(shè)備的正常運行是保證水汽品質(zhì)的關(guān)鍵手段，其經(jīng)濟效益表現(xiàn)在水系統(tǒng)腐蝕速率降低，蒸汽中雜質(zhì)離子濃度降低，可減輕汽輪機通流部位的腐蝕，提高蒸汽做功效率和機組負荷率，節(jié)省機組煤耗，延長機組主體設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備檢修維護費用。

隨著國內(nèi)機組容量越來越大，更加需要重視化學(xué)監(jiān)督指標(biāo)的微量變化，加強化學(xué)監(jiān)督管理及相關(guān)人員技術(shù)培訓(xùn)，方能有力保證機組安全經(jīng)濟運行。

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作者簡介：帥奔（1989-），男，助理工程師，主要從事火電廠運行管理工作。