空冷機組汽輪機葉片積鹽原因分析

王同成，馮曉艷，王曉菁

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電廠，山西 河津 043300）

1 汽輪機葉片檢查情況

某電廠二期機組為300 MW空冷機組，在2011年機組檢修中發(fā)現(xiàn)4號機葉片積鹽較多。高壓缸前5級葉片均為鋼灰色，從第6級起逐漸向淺棕褐色過渡，其中末級葉片背汽側(cè)有幾個葉片顏色呈棕紅色。7級前葉片上無沉積物，7級以后沉積物逐漸增多。低壓缸1級為鋼灰色和淺黃色相間，2～4級逐漸過渡至土黃色，第5級迎汽側(cè)根部至邊緣由針尖狀土黃色逐漸過渡為不均勻棕褐色，第5級葉片根部、背汽側(cè)的沉積物較多，第6級為不均勻的鐵銹黃色，基本無沉積物。

2011年4 號機檢修時葉片沉積量如下。

低壓缸第5級：沉積量2.253 0 mg/cm2，沉積率0.563 3 mg/（cm2.a）。

高壓缸第12級：沉積量4.783 0 mg/cm2，沉積率1.195 7 mg/（cm2.a）。

2 積鹽成分分析

委托山西電力科學研究院對汽輪機葉片所采垢樣進行了分析，分析主要數(shù)據(jù)見表1。

表1 4號機組B修汽輪機葉片與隔板鹽垢成分分析

從表1可得出以下結(jié)論。

a）系統(tǒng)內(nèi)的硅含量較大，因硅酸在蒸汽中的溶解度較大，且一般以二氧化硅的形式從蒸汽中析出，導致沉積在汽輪機的中、低壓缸內(nèi)的較多，因此，造成低壓缸內(nèi)沉積的硅含量最大。

b）系統(tǒng)內(nèi)的鐵含量較多，一般蒸汽中溶解態(tài)的鐵氧化物隨著蒸汽參數(shù)的降低而逐漸析出，但通常在高壓缸內(nèi)鐵沉積所占的百分比要比低壓缸內(nèi)多，主要是低壓缸內(nèi)其他沉積物的量大，導致其鐵含量所占的百分比少。

c）因系統(tǒng)內(nèi)的硅含量較大，蒸汽中所帶的鈉化合物主要是硅酸鈉、氫氧化鈉等，硅酸鈉在蒸汽中溶解度較小，所以在高壓缸內(nèi)就開始析出，導致高壓缸內(nèi)鈉含量較大。

d）蒸汽中攜帶有銅的化合物，因銅化合物在蒸汽中溶解度較小，一般在高壓缸內(nèi)就開始析出，導致高壓缸內(nèi)銅含量較大。

3 造成葉片積鹽的原因分析

鹽垢的主要成分為二氧化硅，通過現(xiàn)場查閱4號機組投產(chǎn)歷年來水汽系統(tǒng)查定數(shù)據(jù)、過濾器投停記錄、4號機組運行期間爐水指標控制、鍋爐運行排污記錄及對汽包內(nèi)部情況進行檢查，分析汽輪機積鹽的原因有以下幾個方面。

3.1 4號機組啟動期間水汽質(zhì)量較差

通過查閱正常運行期間的水汽報表發(fā)現(xiàn)，2007年以后蒸汽中的二氧化硅含量基本控制在3.75～13μg/L之間，平均值為5.89μg/L；鐵含量控制在3.48～10.44μg/L之間，平均值為5.63μg/L。蒸汽質(zhì)量在正常水平內(nèi)。查閱這個檢修周期內(nèi)的機組啟動記錄時發(fā)現(xiàn)，機組啟動期間的蒸汽品質(zhì)在并網(wǎng)后很長時間才趨于正常。

2007年9月6 日13∶ 30沖轉(zhuǎn)，直至9月7日10∶ 00過熱蒸汽品質(zhì)合格。硅含量最高為96μg/L，持續(xù)時間長達20 h30 min

2008年12月3 0日15∶50沖轉(zhuǎn)，直至12月31日04∶00過熱蒸汽品質(zhì)合格。硅含量最高為53.03μg/L，鐵含量最高為304.4μg/L，持續(xù)時間長達12h10min。

2009年5月1 5日06∶ 20沖轉(zhuǎn)，直至5月15日19∶ 00過熱蒸汽品質(zhì)合格。硅含量最高為57.57μg/L，鐵含量最高為43.94μg/L，持續(xù)時間長達12 h40 min。

2009年7月2 9日16∶ 10沖轉(zhuǎn)，直至7月30日18∶ 00過熱蒸汽品質(zhì)合格。硅含量最高為86.36μg/L，鐵含量最高為44.40μg/L，持續(xù)時間長達25 h50 min。

2009年8月2 4日08∶55沖轉(zhuǎn)，直至8月25日00∶00過熱蒸汽品質(zhì)合格。硅含量最高為38.00μg/L，鐵含量最高為96.40μg/L，持續(xù)時間長達15 h5 min。

從以上分析可以看出機組在并網(wǎng)8 h后水質(zhì)達不到正?？刂茦藴室?，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)硅含量較大，尤其是爐水硅含量長時間超標。機組啟機過程中在水質(zhì)未達到點火或沖轉(zhuǎn)的標準時就開始點火或沖轉(zhuǎn)。因此，蒸汽品質(zhì)不良應該是導致汽輪機葉片積鹽的一個主要原因。

3.2 凝結(jié)水不能保證100%處理

由于該空冷機組采用的是過濾器處理凝結(jié)水，而空冷機組在夏季運行時凝結(jié)水溫度較高，當凝結(jié)水溫度高于80℃時系統(tǒng)自動解列，凝結(jié)水旁路運行。此時的水質(zhì)較處理時差。在夏季溫度較高時約有四個月左右的時間粉末樹脂過濾器處于半運行狀態(tài)（每天約有一半時間退出運行）。

3.3 鍋爐正常運行期間汽包水位過高

在機組檢修中發(fā)現(xiàn)4號鍋爐的汽包水位線較高，由于汽包蒸汽空間高度減小，會增加蒸汽濕度，使蒸汽品質(zhì)惡化，機組負荷變動期間瞬間的高水位也可能會造成蒸汽大量帶水，蒸汽品質(zhì)短期不良。

飽和蒸汽攜帶的硅酸在過熱蒸汽中會失水變成二氧化硅，因為二氧化硅在過熱蒸汽中的溶解度很大，飽和蒸汽攜帶的硅酸鹽總量總是遠遠小于它在過熱蒸汽中的溶解度，所以飽和蒸汽中的水滴在過熱器中蒸發(fā)時，水滴中的硅酸全部轉(zhuǎn)入過熱蒸汽，帶往汽輪機，造成汽輪機的積鹽。

3.4 爐水控制標準和鍋爐排污方式不盡合理

目前，爐水控制標準執(zhí)行12145—1999《火力發(fā)電廠蒸汽動力設備水汽質(zhì)量標準》，標準規(guī)定爐水二氧化硅＜250μg/L，電導率＜10μS/cm（爐內(nèi)采用NaOH處理），但從哈爾濱鍋爐廠同類型機爐鍋爐排污率調(diào)整試驗數(shù)據(jù)看，當爐水電導率達到8μS/cm時，蒸汽攜帶鹽類已有明顯增加。由于國標規(guī)定的是不同壓力等級范圍機組水汽質(zhì)量指標控制極限值，對不同類型鍋爐，汽包內(nèi)汽水分離裝置設計不同、電廠采用爐內(nèi)處理方式不同，機組運行方式不同，蒸汽的溶解攜帶和機械攜帶程度也不盡相同。因此，保證蒸汽品質(zhì)的最佳爐水控制標準和排污方式需要經(jīng)過專門的熱化學試驗來確定。

4 建議措施

蒸汽中的雜質(zhì)來源有三部分組成，即機械攜帶、溶解攜帶和減溫水攜帶。機械攜帶是指蒸汽帶水，與汽包的汽水分離效果有關(guān)；溶解攜帶是指蒸汽溶解雜質(zhì)的能力，與爐水水質(zhì)和鍋爐的運行壓力有關(guān)；減溫水攜帶與給水水質(zhì)有關(guān)?，F(xiàn)代的大機組都是通過噴水（給水）減溫來控制過熱蒸汽的溫度[1]。

鹽類在蒸汽中的溶解度與蒸汽的壓力有關(guān)，因為所有的蒸汽都要在過熱器和汽輪機中降壓，因而鈉鹽的溶解度逐漸降低，所以不管鍋爐的壓力多高，蒸汽的含鈉量統(tǒng)統(tǒng)規(guī)定為小于10μg/L。汽包的汽水分離效果差，蒸汽帶水，無疑會引起過熱器的積鹽；如果汽包的運行壓力過高將產(chǎn)生嚴重的溶解攜帶?，F(xiàn)代大型汽包鍋爐大都是變壓運行，即鍋爐的壓力隨著負荷的升高而增高，汽包壓力的變化范圍一般在11.0～19.5 MPa。也就是說，鍋爐在高負荷運行時比低負荷時雜質(zhì)的溶解攜帶更加嚴重。

鍋爐的排污是保證蒸汽品質(zhì)的必要條件。高參數(shù)的機組，大多采用二級除鹽水作為鍋爐補給水。在凝汽器無泄漏或凝結(jié)水100%處理的機組，鍋爐的排污量非常小，鍋爐連續(xù)排污控制在1%～2%。做過熱化學試驗的鍋爐排污率大多數(shù)都定為0.3%。有定期排污的鍋爐，一般每周排1～2次即可。

結(jié)合實際情況及有關(guān)的化學技術(shù)標準，為減少二期空冷機組通流部分積鹽，提出以下措施。

4.1 做好機組停用保護以及大修監(jiān)督工作

a）機組停機前，化學專業(yè)要了解機組停機的原因、停運檢修周期等，及早確定停爐保護方式，以降低停機期間水汽系統(tǒng)管道的腐蝕，減少系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物。

b）對機組檢修期間拆除下來的水汽系統(tǒng)管道或需更換的管道，必須第一時間做好封口工作，防止空氣中漂浮的塵土、保溫棉等雜質(zhì)進入管道內(nèi)部。

c）對汽包、除氧器、凝汽器熱井、空冷塔以及高壓加熱器、低壓加熱器等大型容器，在檢修人員打開后，必須及時清理干凈內(nèi)部積水；在檢修工作結(jié)束后必須清理干凈檢修殘留的雜物和掉落的碎屑、雜質(zhì)等，化學專業(yè)要從嚴把關(guān)，對未清理干凈的容器不予驗收。

4.2 加強機組啟動期間的化學監(jiān)督工作

a）在機組計劃檢修工期內(nèi)，必須給機組預留3～5 d的系統(tǒng)沖洗時間，以確保將汽包、除氧器、凝汽器熱井以及高壓加熱器、低壓加熱器等大型容器沖洗干凈。

b）在機組啟動期間，點火及沖轉(zhuǎn)的時間必須以水質(zhì)合格為前提。根據(jù)GB/T 12145—2008《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量標準》及《化學運行規(guī)程》規(guī)定，機組冷態(tài)啟動點火前，爐水鐵＜100μg/L，硅＜20μg/L；機組沖轉(zhuǎn)前過熱蒸汽鐵＜50μg/L，硅＜60μg/L；機組在并網(wǎng)8 h后汽水各項指標應達到正常運行控制標準。爐水硅＜200μg/L，蒸汽鐵＜10μg/L，硅＜20μg/L；凝結(jié)水和給水鐵＜15μg/L，硅＜20μg/L[2]。

c）化學專業(yè)在低壓系統(tǒng)水質(zhì)沖洗合格后，及時投運高混或過濾器并通知值長停止低壓系統(tǒng)排水，轉(zhuǎn)入爐本體沖洗。

d）機組啟動期間，集控應加強鍋爐排污，在點火后將汽包連排和定排的閥門盡可能開至最大，以保證汽水品質(zhì)在較短的時間內(nèi)達到合格。

4.3 做好機組正常運行期間的水質(zhì)調(diào)整工作

a）機組正常運行期間，化學專業(yè)嚴格按照GB/T12145—2008《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量標準》導則，根據(jù)機組負荷的變化情況及時調(diào)整汽水水質(zhì)，將水汽指標控制在合格范圍內(nèi)。

b）化學專業(yè)積極和山西電力科學研究院或同類型電廠進行溝通，調(diào)研粉末樹脂在夏季高溫下運行的可行性，力爭實現(xiàn)粉末樹脂過濾器在夏季高溫下連續(xù)穩(wěn)定運行，防止低壓系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物進入后續(xù)系統(tǒng)，影響機組水質(zhì)。

c）集控運行人員在機組凝結(jié)水泵和給水泵切換時應提前通知化學專業(yè)。在凝結(jié)水泵切換時，化學值班員將精處理電動旁路門開啟50%，在凝結(jié)水泵切換完畢后及時關(guān)閉旁路門；在給水泵進行切換時，集控運行人員應將停運給水泵的入口采樣門（在除氧器出口）和加藥門關(guān)閉，將運行給水泵的入口采樣門（在除氧器出口）和加藥門打開，防止給水溶氧出現(xiàn)大幅波動的現(xiàn)象。

d）當爐水氫導接近或超過1.0μS/cm時，化學運行人員應向集控及時填寫鍋爐排污通知單，并記錄好排污的時間及排污的開度；集控人員在接到化學排污通知單后，應盡可能將汽包排污門開至最大（排污一般在晚高峰后進行）。

5 結(jié)束語

在采取上述措施后，可與山西電力科學研究院積極溝通開展機組的熱化學試驗。通過熱化學試驗可確定水汽指標的最佳運行和控制值，爐水極限含鹽量、最佳汽包運行水位、鍋爐最佳的排污方式，達到既不過量排污又使機組汽水品質(zhì)合格，減少蒸汽的機械攜帶和溶解攜帶量，有效防止因運行控制與調(diào)整不當造成的汽輪機積鹽問題，提高機組經(jīng)濟運行的可靠性。