660MW超超臨界機組汽輪機積鹽和腐蝕研究

馬俊 徐小翠

摘 ?要：在超超臨界機組汽輪機使用的過程中，受到汽水系統(tǒng)等因素的影響，其內部可能存在積鹽和腐蝕的情況，影響汽輪機的運行質量。本文就660MW超超臨界機組汽輪機積鹽和腐蝕情況進行分析，詳細討論其出現結垢的原因和具體的預防解決方法，旨在為相關的運行管理人員提供幾點參考。

關鍵詞：超超臨界機組;汽輪機;積鹽和腐蝕

引言：

超超臨界機組運行的熱效率更高，具有較強的節(jié)能環(huán)保效果，其在使用的過程中，汽輪機內的工質為蒸汽，這使得在長時間的高溫和高壓下，內部汽輪機非常容易產生結垢的情況，蒸汽中的鹽類物質對汽輪機組產生腐蝕，影響機組的正常運行，為機組的正常工作埋下了較大的安全隱患，因此，相關的運行人員應加強對積鹽和腐蝕等現象的預防和管理，提高超超臨界機組的運行狀態(tài)。

1汽輪機產生積鹽和腐蝕的原因分析

1.1汽輪機中積鹽種類

在對超超臨界機組汽輪機內的葉片進行污垢采集，使用射線熒光光譜等方法對其進行分析，了解污垢的構成。通過該方法能夠有效分析出污垢中的沉積物種類和元素。通過對汽輪機內部的污垢進行抽樣采集和檢驗，可以發(fā)現其中主要的構成為鹽類物質，其主要成分為硫酸鹽、氧化鐵等，同時還有較多的鐵元素、鋁元素和鈉元素，還有少量的銅和鎂，根據元素來對其充分進行分析，可以得出污垢的主要成分為鐵鹽和鈉鹽等，通過了解其成分，可以制定針對性的污垢預防和解決措施。

1.2產生鹽垢的原因

1.2.1鐵鹽的產生原因

設備污垢中的鐵鹽主要包括氧化鐵和硫酸鐵等，由于設備主要由鋼鐵材料構成，超超臨界機組汽輪機內溫度較高，并且氣壓較強，內部的汽輪機葉片在蒸汽推動下做功，表面可能會被蒸汽攜帶的氧所氧化，生成氧化鐵和一部分鐵離子。鐵離子與其他的陰離子發(fā)生反應，溫度降低時，氧化鐵或鐵鹽會附著在葉片或者汽輪機內壁具有流動性功能的部位，長期影響下會產生堵塞現象，影響整體設備使用效果。在出現氧化鐵后，若未及時進行去除，氧化鐵的影響下，會加速設備被腐蝕的速度，設備重新運行后，氧化鐵附著的位置發(fā)生再次發(fā)生腐蝕的概率更高，腐蝕的速度更快，不僅影響汽輪機內蒸汽的質量，同時對設備的安全性有著重大的影響[1]。

汽輪機內的蒸汽也是產生鹽垢的主要原因之一，如果汽輪機內的蒸汽未達到相應的標準，使用酸性或堿性的水源來作為工質，設備運行的情況下，酸性物質會腐蝕內部的鐵質容器，產生大量鐵離子，堿性物質會與鐵發(fā)生反應產生鹽類，形成結垢，從而導致汽輪機內鐵鹽含量不斷增加。

1.2.2鈉鹽的產生原因

鈉鹽主要來源于汽輪機用蒸汽中，目前許多公司選擇使用黃河水經過相應的脫鹽處理后，補充到鍋爐內，但由于目前黃河水處理的方式和工藝仍有一定不足之處，即便是使用膜工藝進行對黃河水的深度過濾脫鹽，仍然不能將水中的鈉離子完全祛除。水中的鈉鹽在溫高壓的汽輪機內分散溶解，但隨著設備運行結束后，其高溫和高壓條件消失，鈉離子以鹽的形式析出，并凝結在通流部位結成鹽垢。鹽垢不僅會腐蝕葉片，同時還會對通流部造成堵塞，影響汽輪機的正常運行。

1.2.3銅鹽產生原因

銅鹽在汽輪機內的含量一般較低，超超臨界機組汽輪機的整體均為鋼鐵材料構成，因此銅離子的主要來源為輸水管道中銅制構件。在輸水管道和閥門受到腐蝕后，可能會產生游離的銅離子，在汽輪機內高溫高壓下受到氧化，最后附著在汽輪機葉片上中。含銅的氧化物或鹽類有一定的重量，大量結垢會影響汽輪機葉片的運行狀態(tài)。

1.2.4鋁鹽的產生原因

鋁鹽同樣是由工質水帶來的，在為鍋爐補充水分時，需要對水進行處理，常見的處理方式為向水中添加適量的凈水劑，其中金屬添加劑中含有鋁元素，微量的鋁離子會溶解在水中，在高溫高壓條件下與汽輪機內其他離子發(fā)生反應，最終附著在葉片上形成污垢。

2超超臨界機組汽輪機積鹽與腐蝕的解決方法

2.1加強對水質的控制

為減少超超臨界機組汽輪機中的積鹽與腐蝕現象，最重要的工作之一是嚴格對水質進行控制，確保水質符合相應的標準。對于汽輪機設備來說，其工作中的壓力和溫度較高，汽輪機內的蒸氣在流動的過程中和冷凝后，都可能產生水垢，進而對汽輪機的運行質量有著不良的影響，因此設備對于蒸汽的要求非常高。

進入鍋爐中的水需要進行提前處理，產生合格蒸汽才可以進入到汽輪機內，在檢查的過程中，首先，應對其中的懸浮物和膠體等可見污染物進行過濾和去除，如水中的懸浮顆?；騼炔康哪z體顆粒。在處理時，應使用過濾等方式將固體物質去除。確保處理后水的各項指標達到相應的標準。其次，對水中可溶解性的鹽類進行測量和去除。在水中尤其是黃河水中，可溶性鹽類的種類和含量非常多，因此，應對其進行測量和處理。相關人員可以先對水質進行分析，了解其中的物質以及含量，根據物質種類進行合理的處理，將其中的雜質除去。如使用離子過濾膜等設備進行過濾，或者使用化學試劑進行沉淀反應，再進行過濾，降低水中的可溶性鹽的含量。最后，對水中易造成結垢物質進行檢查和處理。在易造成結垢物質中主要指的是金屬離子，其質量較大，容易造成沉淀結構，在水中常見的金屬離子包括鈣離子、鎂離子等，在處理過程中可以通過沉淀或者過濾等方式進行處理。另外在水中還可能存在酸性或堿性物質，其內部含有一定氫氧根離子或碳酸根離子，對設備有一定的腐蝕作用。因此，應使用專用的試劑進行處理或者使用膜過濾技術等，降低其中的酸堿離子含量。在對水質進行控制和去除的過程中，需要對水質進行檢查，通過專業(yè)的儀器儀表來對水質進行測試，確保水質符合相應的標準，減少其中的不良鹽類結垢物質。

2.2調整給水處理方式

在給水的過程中，可能會使水中的鹽類物質或者金屬離子等不斷增加，進而破壞水質，提高設備結垢積鹽的概率。汽輪機運行的過程中，設備內部的轉速和蒸汽流動速度過高，整體的積鹽含量不斷增加，可能會對流通部位造成堵塞效果。目前汽輪機運行，使用的AVT處理技術并不能使水質完全達標，因此，可以選擇使用氧化處理的方式，提高水質效果。目前較為流行的處理方法為WOT（弱氧化處理）。通過在水中加入適當并且合格的氧氣，與內部鐵離子等進行反應，生成較為穩(wěn)定的Fe2O3，在機組內形成較為穩(wěn)定的保護膜，避免進一步的腐蝕，減少鐵離子的含量，從而減少積鹽和腐蝕的產生[2]。

2.3降低蒸汽流動帶來的加速腐蝕

在汽輪機運行的過程中，汽輪機內部蒸汽，在其流速不斷加快的過程中，其產生的腐蝕效果更強，為緩解腐蝕效果，可以通過降低受熱面的流動速度來減少腐蝕現象。在受熱面腐蝕的主要原因是其中的氧化顆粒較多，氧化層較為稀疏，導致設備內部的氧化腐蝕不斷加快。為降低腐蝕效果，一方面，可以使用具有較強抗氧化的材料來進行設備的構建。另一方面，通過在水中加入氧氣的方式，將葉片形成的四氧化三鐵轉變成為三氧化二鐵，提高其抗氧化能力，同時保護下層的鐵質設備。在對水中進行輸氧時，可以使用氧化給水方式提高水中氧氣的濃度，并對內部氧氣含量進行精準控制，使其能夠順利形成三氧化二鐵，提高氧化效果。在精準控制下，不需要在其中加入相關化學試劑，不僅節(jié)省成本，還能夠避免生成其他種類的雜質，對水質造成破壞。

結論：

綜上所述，為保證660MW超超臨界機組汽輪機的正常運行，應避免其中產生大量的積鹽和腐蝕現象，相關運行人員應定期對積鹽和腐蝕現象進行整理總結，同時使用合理的方式進行預防，降低產生積鹽污垢的可能性，避免對機組設備造成不良的影響，從而提升整體的運行效率，不斷提升設備運行的經濟效果。

參考文獻：

[1]陳輝，戴維葆，蔡培，等.660MW超超臨界二次再熱機組鍋爐冷灰斗高溫腐蝕原因分析及調整[J].電站系統(tǒng)工程，2021，v.37;No.199（01）：42-44.

[2]張龍龍.660MW超超臨界機組汽輪機真空系統(tǒng)異常情況的分析及處理探討[J].智庫時代，2018，000（038）：P.290-291.