汽輪機(jī)蒸汽的化學(xué)控制

摘 要：在發(fā)電廠中，鍋爐和給水都經(jīng)過(guò)了預(yù)處理和控制，以盡量減少鍋爐、油管、過(guò)熱器、再熱器和渦輪機(jī)發(fā)生腐蝕損壞和沉積問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，以及效率或產(chǎn)出的損失。國(guó)家制定了鍋爐、給水、蒸汽化學(xué)控制指南國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要控制指標(biāo)為陽(yáng)離子導(dǎo)電性。還建議分別監(jiān)測(cè)鈾（例如氯化物和硫酸鹽）。

關(guān)鍵詞：陽(yáng)離子；溫度；葉片

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.062

近年來(lái)，在蒸汽中存在的乙酸和甲酸鹽等有機(jī)物種已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。如果乙酸離子不被陽(yáng)離子平衡，有機(jī)酸（如乙酸）的存在將大大降低凝結(jié)水的pH值。并導(dǎo)致一般腐蝕、點(diǎn)蝕和環(huán)境輔助開(kāi)裂。如果蒸汽中的乙酸離子濃度為100 ppb，并且所有的乙酸離子都在液體中被分離。在凝結(jié)水中，乙酸根離子的最大濃度為10 ppm。當(dāng)乙酸離子濃度為10 ppm時(shí)形成乙酸，則凝結(jié)水的pH值在90℃為 4.3然而，進(jìn)一步的工作是需要建立更可靠的蒸汽中的乙酸濃度和乙酸化合物狀態(tài)（酸鹽）。

1 陽(yáng)離子導(dǎo)電率

陽(yáng)離子電導(dǎo)率，又稱陽(yáng)離子交換后電導(dǎo)率或酸電導(dǎo)率，是通過(guò)強(qiáng)陽(yáng)離子交換柱測(cè)量的電導(dǎo)率。該樹(shù)脂柱取代了陽(yáng)離子，從而產(chǎn)生的溶液中含有污染陰離子的酸。陽(yáng)離子導(dǎo)電性是連續(xù)體存在的可靠指標(biāo)。從無(wú)機(jī)物種如氯化物、硫酸鹽和有機(jī)陰離子如乙酸鹽和甲酸鹽中進(jìn)行胺化。

二氧化硅被認(rèn)為對(duì)腐蝕不起作用。然而，蒸汽中的二氧化硅會(huì)導(dǎo)致渦輪葉片沉積，從而降低渦輪效率。

氯化物是渦輪機(jī)中最具腐蝕性的污染物之一。濃度為100 ppb的氯化物對(duì)點(diǎn)蝕有顯著的有害影響，點(diǎn)蝕可能是環(huán)境的劊子手，導(dǎo)致裂縫。

硫酸鹽是另一種陰離子雜質(zhì)，可導(dǎo)致與腐蝕有關(guān)的渦輪故障。與蒸汽中氧化鐵含量高有關(guān)的主要危險(xiǎn)是渦輪初期階段的固體顆粒侵蝕和渦輪進(jìn)口閥的沉積，以及隨后的堵塞。

蒸汽中銅含量過(guò)高的主要不利影響是由于礦床的積累而造成產(chǎn)量的損失。此參數(shù)僅適用于銅合金冷凝器。

大量的調(diào)查表明機(jī)器裂紋發(fā)生率與氧的存在有一致的關(guān)系。氧在點(diǎn)蝕和裂紋萌生過(guò)程中起著重要作用。限值的溶解氧蒸汽設(shè)置通常小于5 ppb，但在氧療中可高達(dá)25 ppb和50 ppb10。

2 溫度、壓力和水分分布與圓盤(pán)開(kāi)裂位置的關(guān)系

蒸汽溫度和壓力的分布因站而異，取決于汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件。全負(fù)荷下低壓渦輪盤(pán)孔的溫度分布凝結(jié)開(kāi)始在大約90℃。在給定壓力下，溫度低于蒸汽飽和點(diǎn)，假設(shè)出口端有堵塞的流動(dòng)，如果沒(méi)有其他來(lái)源的熱量傳遞給金屬，則應(yīng)與金屬表面相似。然而，應(yīng)該注意的是，金屬在圓盤(pán)上的溫度。由于密封蒸汽的傳熱作用，密封密封附近的鉆孔溫度高于主蒸汽溫度和飽和溫度。當(dāng)主蒸汽是濕的時(shí)，水滴可能仍在金屬表面上形成，但是蒸發(fā)發(fā)生以防止液體膜的堆積。當(dāng)金屬表面發(fā)生濕/干循環(huán)并形成雜質(zhì)沉積時(shí)，SCC更有可能。然而，到目前為止，該地區(qū)的圓盤(pán)和葉片的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂還沒(méi)有報(bào)告。人們相信，SCC沒(méi)有發(fā)生是由于金屬表面沒(méi)有充分的結(jié)露，雖然有人擔(dān)心卸載期間濃縮雜質(zhì)可能形成在凝結(jié)水。

3 凝結(jié)溫度和凝結(jié)水層厚度

如上文所述，渦輪機(jī)內(nèi)的溫度和壓力分布很復(fù)雜，而且各站之間也有差異。汽輪機(jī)中蒸汽水分含量的變化，也就是凝結(jié)水開(kāi)始發(fā)生的確切位置。應(yīng)該指出的是，在運(yùn)行過(guò)程中，渦輪機(jī)的溫度和壓力分布在運(yùn)行過(guò)程中、啟動(dòng)和關(guān)閉期間存在著變化，因此，有些地方將經(jīng)歷循環(huán)干/濕蒸汽條件。此外，早期的凝結(jié)水會(huì)形成通過(guò)蒸汽流動(dòng)局部過(guò)冷和雜質(zhì)的存在，確定飽和溫度。

4 葉片和圓盤(pán)表面的雜質(zhì)

鍋爐和給水在正常運(yùn)行條件下受到嚴(yán)格控制.。然而，在運(yùn)行過(guò)程中，給水和鍋爐水中的雜質(zhì)含量很高由于幾下幾點(diǎn)： （A）水處理不足（例如脫礦及除氣設(shè)備故障）；（B）冷凝器泄漏；（C）起動(dòng)時(shí)水凝的瞬變；（D）鍋爐、給水管內(nèi)的腐蝕產(chǎn)品的污染，

在高溫高壓下，鹽可以溶解在干蒸汽中（蒸汽輸送）。鹽在蒸汽中的溶解度是蒸汽壓力、溫度和分配系數(shù)的函數(shù) （蒸汽中鹽濃度與水中鹽濃度的比值）。腐蝕性鹽在蒸汽中的溶解度分離系數(shù)一般在10-3～10-4之間，且隨溫度和壓力的增加而增大。

這些雜質(zhì)也可以通過(guò)引入鍋爐水的液滴（機(jī)械輸送）進(jìn)入蒸汽中。在管式減溫器中，由于蒸汽注入給水進(jìn)行過(guò)熱/再熱溫度控制，鍋爐水泄漏到過(guò)熱蒸汽中，可能會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)。當(dāng)蒸汽進(jìn)入渦輪機(jī)時(shí)，蒸汽中的雜質(zhì)可通過(guò)沉積（從蒸汽到固體）和凝結(jié)（從蒸汽到液體）輸送到金屬表面。在LP渦輪機(jī)上，以及在HP和IP渦輪機(jī)上，特別是在主要的化學(xué)反應(yīng)期間。由于局部過(guò)冷，即使蒸汽濕度小于1%，也會(huì)形成早期凝結(jié)水。當(dāng)蒸汽濕度在1%以上時(shí)，渦輪表面可以形成連續(xù)的液膜。葉片和圓盤(pán)表面形成的雜質(zhì)降低了渦輪效率，造成點(diǎn)蝕、腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

5 結(jié)論

綜上所述，本文討論了凝結(jié)水中的氯污染問(wèn)題。所得結(jié)論可應(yīng)用于其他非揮發(fā)性物種，即.。如果在1%的濕度水平下，在渦輪表面形成液膜，則液相中的揮發(fā)是蒸汽相的100倍。離子電導(dǎo)率為0.2 S/cm（25C），相當(dāng)于20 ppb的硫酸根離子，是唯一的陰離子。因此，液相中硫酸鹽的最大濃度為2 ppm。在正常操作條件下，蒸汽中硫酸鹽濃度控制在3 ppb以下，則液相中硫酸根離子的最大濃度為300 ppb。

作者簡(jiǎn)介：王聰（1990-），男，吉林松原人，本科，學(xué)士，初級(jí)工程師，研究方向：壓力容器、換熱器。