超超臨界機組高壓缸積鹽分析及控制方式探討

欒義 萬金錄 侯明暉

摘? 要：通過研究某660MW超超臨界機組A修化學靜態診斷中發現的高壓缸末級葉片積鹽問題，分析確定了汽輪機高壓缸積鹽的原因。結合實際情況，提出了通過加氧減緩汽水系統流動加速腐蝕;改用活性胺保養減緩機組停備用腐蝕;提高化學儀表準確性，優化水質控制;加強機組啟動期間的水質控制等一系列優化方案，為后續同類機組化學運行、監督提供建議，減緩汽輪機高壓缸積鹽問題。

關鍵詞：超超臨界? 高壓缸積鹽? 加氧處理? 化學儀表? 停用保護

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（a）-0077-03

Abstract： By studying the salt accumulation on the blade at the end of the high-pressure cylinder found in the chemical static diagnosis of A 660MW ultra-supercritical unit， the causes of salt accumulation on the high-pressure cylinder of the steam turbine were analyzed and determined. Based on the actual situation， it is proposed to slow down the flow accelerated corrosion of soda water system by adding oxygen. Use active amine maintenance to slow down the standby corrosion of the unit; Improve the accuracy of chemical instruments and optimize water quality control; A series of optimization schemes， such as strengthening water quality control during the start-up of the unit， are proposed for the subsequent chemical operation and supervision of similar units to alleviate the problem of salt accumulation in high-pressure cylinders of steam turbines.

Key Words： Ultra supercritical; High pressure cylinders salification; OT; Chemical instrument; Shut down protection

超超臨界機組具有更高的熱效率以及顯著的節能、環保優勢[1-2]，是我國當前發展火電機組首選的高效潔凈發電技術。超超臨界機組溫度和壓力等級顯著提高，機組運行期間的汽水品質要求也大幅提升，一旦機組運行工況或水質控制不良，極易造成受熱面和汽輪機腐蝕、結垢積鹽[3]，不僅影響機組的整體效率，而且易引發爆管等惡性風險。本文對某660MW超超臨界機組A修化學檢查中發現的高壓缸末級葉片積鹽現象進行了原因分析，并提出預防措施。

1? 高壓缸外觀檢查及診斷

從圖1可以看出，調節級整體呈銀灰色金屬光澤，第1級至第3級局部有微量紅色氧化鐵附著;調節級至第3級葉片邊緣有沖刷現象，葉片表面有明顯麻點，pH測試為8.1～8.2之間。從圖2中可以看出，第4級至第7級整體呈微紅色，通流背汽面有輕微微紅附著物，用軟毛刷可刷除;無明顯腐蝕和沖刷現象，pH測試為8.0～8.2之間。

高壓缸整體狀況良好，積鹽主要分布在高壓缸第6、7級動葉表面;第6級動葉表面積鹽沉積速率為1.41g/（m2.a）;第7級動葉表面積鹽速率為1.58g/（m2.a），屬于二類;高壓缸沒有腐蝕，評價屬于一類。

2? 高壓缸末級葉片積鹽分析

對高壓缸末級葉片積鹽進行物相、元素分析，結果顯示高壓缸末級葉片表面附著物的成分主要以鐵鹽為主，含有少量的Na、Cu、Al等鹽類，結合其松散的附著狀態，判斷積鹽為是一種典型的以氧化鐵顆粒積聚行為而產生的高壓缸積鹽現象[4-5]。

3? 高壓缸末級葉片積鹽來源分析

3.1 Fe鹽

（1）在FAC的作用下，系統或受熱面表面的氧化層被破壞，氧化物基本呈膠態顆粒狀在水體中攜帶，隨著壓力和溫度的提升，氧化鐵顆粒在蒸汽中溶解，蒸汽在高壓缸做功結束后，其膠態氧化顆粒首先沉積在高壓缸通流部位。

（2）機組停運前未采取有效的保養措施或者保養措施選擇不當及執行不到位等，均會導致系統表面發生二次腐蝕，在機組再次啟動時，污染蒸汽品質，導致蒸汽中Fe含量增加。

（3）機組運行期間由于水質控制達不到標準要求，發生微酸性腐蝕或pH過量控制下的堿性腐蝕，導致蒸汽中含Fe量增加。

（4）機組啟動期間，含Fe量的控制是確定沖洗節點的主要指標，由于執行不到位，導致水體中含Fe量增加，也是導致后期蒸汽中含鐵良增加的重要原因。

3.2 Na鹽

（1）主要來自于補充水以及精處理系統，即使采取了全膜的水處理工藝以及精處理的深度脫鹽處理，補充水和精處理系統出水中依然有微量的Na離子，其溶解在汽水中，隨著蒸汽在高壓缸做功結束后，在通流部位析出沉積。

（2）凝汽器運行狀態的影響。某公司采取海水直流冷卻，凝汽器的微量滲漏對凝結水中Na離子含量的影響較大，也是水汽中Na離子的主要來源。

3.3 Cu鹽

系統材質的影響。機組為全鐵系統，原則上不會在汽輪機葉片表面產生Cu鹽附著物。對給水主管道WB36合金管進行元素分析，其中Cu元素質量分數為0.5～0.8%，另外凝結水泵葉輪、軸封加熱器以及部分閥門閥芯等材質中也含有一定數量的Cu，在給水系統發生FAC腐蝕時，Cu氧化物也隨著氧化顆粒在系統中遷移，最終在汽輪機葉片沉積。

3.4 鋁鹽

機組補給水系統的預處理主要采取液態聚合鋁作為凈水劑，凈水站出水中會有微量的Al離子，溶解在補充水中殘余離子，另外Al作為常見的金屬添加劑，水汽系統腐蝕也會產生，最終沉積在汽輪機葉片。

4? 解決方法

4.1 減緩汽水系統的流動加速腐蝕

通過系統受熱面流動加速腐蝕的控制，減少水汽中的氧化顆粒含量，是降低高壓缸葉片積鹽量的有效方式。而系統受熱面發生流動加速腐蝕的程度，主要決定于受熱面氧化層的致密性和強度。提高氧化層致密性和強度的途徑，一方面是選用抗氧化能力更強的材料，另一方面是優化汽水水質，從而提升金屬氧化層的抗腐蝕、沖刷能力。在目前系統材質確定的情況下，只有通過水質的優化調整來進一步減緩流動腐蝕，研究結果證明，通過給水加氧水質控制方式，在金屬表面形成Fe3O4和Fe2O3的復合氧化層，可以大幅度提高氧化層的致密性和抗沖刷能力，其工作原理主要如下：

從式（1）中可以看出，金屬鐵在高溫下和蒸汽發生氧化反應，生成以Fe3O4為主的氧化層，

Fe+H2O=Fe3O4+H2（1）

從圖3中可以看出，以Fe3O4為主的氧化層多孔，致密性相對較差，易產生流動加速腐蝕。

在機組加氧狀態下，即從式（2）

Fe3O4+O2=Fe2O3（2）

得出，在高溫作用下，Fe3O4被氧化生成Fe2O3，由于Fe2O3粒徑相對較小，在形成的同時，被填補進Fe3O4氧化層的空隙中，從而形成更加致密耐流動腐蝕的“Fe3O4+Fe2O3”的復合氧化層，見圖4。

4.2 減緩機組停用期間的腐蝕

由于超超臨界機組凝結水精處理系統的設計，無法實施傳統的十八胺膜法保養方式，而目前各火力發電廠均采用常規的熱爐放水烘干法，該方法只能實現鍋爐側的保養，汽機側的保養效果明顯下降，在機組A修過程中，也明顯發現凝汽器上部的結露現象，說明汽機側濕度較大，也是發生停用腐蝕的主要位置。目前的試驗研究及現場驗證證明，一種低分子活性胺的膜法保養劑能夠替代傳統的十八胺，具有全熱力系統受熱面的保養效果，建議在機組停運前進行使用。

4.3 提高化學儀表準確性，優化水質控制

控制超超臨界機組水汽品質是一個系統工程，需要 多專業配合、全流程監督[7-8]。水汽系統化學監督依靠的最重要在線化學儀表包括在線（氫）電導率表、pH 表、鈉表和溶解氧表。國外化學控制導則稱這 4 種在線化學儀表為核心儀表，國內有些電力公司稱其為關口表或關鍵儀表。確保這4種在線化學儀表測量準確， 并控制其測量值在合格范圍內，基本上就可以有效防止熱力設備的腐蝕、結垢和積鹽問題。

4.4 加強機組啟動期間的水質控制

要嚴格按照國家、行業標準控制機組啟動前冷熱態沖洗，嚴格按照“爐水不合格不點火、蒸汽不合格不沖轉、凝水不合格不回收”的“三不”要求做好整組啟動間的水質控制，提升水汽品質，防止停備用期間腐蝕產物沉積到受熱面和汽輪機葉片。

5? 結語

通過相關技術管理措施的優化調整，做好機組熱力系統受熱面腐蝕控制，優化汽水品質和運行工況，可減緩高壓缸通流部位的積鹽沉積速率，對于提升機組運行的安全、經濟性具有重要意義。

參考文獻

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