汽轮机运行条件和环境评述

张越

摘 要：了解蒸汽涡轮机凝结水的形成以及连接到系统运行。此外，还概述了试验变量对环境辅助裂化的影响。介绍了汽轮机的运行情况，包括蒸汽循环、蒸汽/水回路的化学控制以及温度、压力和蒸汽湿度的分布。使用经验表明，开裂主要发生在凝析油形成的区域。凝结水形成的饱和温度，在不同的站之间是不一样的， 取决于涡轮的设计和运行条件。基于稳态流动条件下热力学数据的计算表明，非挥发性组分（如氯化物、苏洛）的浓度，液相中的相含量可能是蒸汽的100倍。在蒸汽干燥的地区，这些物种的浓度可能要高得多，发生干/湿循环。另一方面，在正常操作条件下，液相中挥发性物质（如氧气、二氧化碳）的浓度通常小于1 ppb。然而，在瞬态条件下（强制冷凝、漏气、空载和启动），凝结水中的氧气和二氧化碳浓度可高达几ppm。

关键词：汽轮机；水/蒸汽化学；应力腐蚀；环境辅助开裂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.065

1 引言

电力工业经历了汽轮机叶片、圆盘和转子的环境辅助开裂（EAC）等失败。尽管全世界都在努力，但偶尔也會出现问题。为了更可靠地预测开裂的条件，对于这些条件，裂纹尺寸随时间的演变，以便无损检测， 知情决定，检查间隔和剩余寿命。困难在于服务条件的复杂性和短暂性。

汽轮机盘和叶片钢的应力腐蚀开裂（SCC），特别是长裂纹的应力腐蚀开裂（SCC）研究已有30多年的历史。然而，所生成的数据可能显示不一致。 名义上相同的条件，这在一定程度上是由于缺乏对测试条件的控制，数据解释的科学框架也没有得到验证。 在许多应用程序中，与明显相似的测试条件具有细微差异，这是被忽略的。

2 汽轮机运行工况

长期以来，汽轮机运行中存在的腐蚀、点蚀、环境辅助开裂（EAC）、沉积物堆积及相关损失等问题一直存在。与蒸汽中的杂质有关。因此，对水和蒸汽化学的广泛研究已经进行了几十年。并就蒸汽中杂质的结转、分配和沉积提出想法。汽轮机的运行条件复杂，且各站之间存在差异。将着重研究氯化物、氧气和二氧化碳等杂质对圆盘和叶片表面形成的凝结水溶液组成的影响。还将评估裂缝对局部化学的影响。

3 蒸汽循环

蒸汽循环的基本要素包括锅炉（或蒸汽发生器）、涡轮机、发电机和冷凝器。一个简化的蒸汽循环，在这种情况下，有一个汽包式锅炉。有两种类型的蒸汽/水回路，即滚筒式和直通式。滚筒式机组在亚临界压力下（即约220巴以下）与水分离。 汽包中的饱和蒸汽，干蒸汽经过过热器，那里的温度上升到所需的水平。鼓式机组与一次过式相比的优势就循环化学而言，设计是亚临界蒸汽发生器汽包中的汽水分离阶段更大的灵活性。 例如，磷酸盐处理可用于将钙和其它“硬度”盐的残余浓度转化为它们各自的磷酸盐组合物，可用于水处理的添加剂。 这些化合物可以更容易地分散并吹除。（尽管在高压装置中可能存在一些化合物）。因此，鼓形机组具有在边际给水水质下运行的能力。

一站式机组的工作压力高于临界压力。由于水在这些所谓的超临界机组中不沸腾，所以没有必要用汽包将水和蒸汽分开。我们在超临界压力下运行的一个一次性装置，简单地说是通过一段管子来输送水并输送热量。在一定的焓（1980-2446kJ/kg）流体经历从液体到蒸气的转变。在较高温度和与超临界机组相关的压力下操作的优点是， 与在亚临界条件下运行的机组相比，发电效率得到了提高。

由于水在一次过的单元中被完全转化为蒸汽，给水中的固体物质最终必须沉积在锅炉、过热器或涡轮机中。虽然高质量的给水可持续提供，冷凝器始终可能有污染源。因此，凝结水的脱矿是必要的，在一站式锅炉的系统中，如果操作的话，在冷凝器泄漏时，离子不能减少。在实际操作中，只有全挥发性处理（如氨或肼）可以一次通过单元使用，而最近的氧气处理逐渐些流行，氧气水平控制在25 ppb-50 ppb范围内。原则上，一次过装置中常用的加氧处理也可应用于鼓形装置凝结水抛光使其它杂质保持在很低的水平。

4 结论

综上所述，一次进给式和汽包式机组中循环化学的差异将对蒸汽发生器下游动力系统的环境产生大影响。建立汽轮机钢蒸汽化学与凝结水化学联系的最新知识和认识，强调不规范的蒸汽化学和有载和下负荷瞬变。

参考文献：

[1]杭州工业汽轮机研究所.工业汽轮机文集[R].杭州：杭州汽轮机厂技术情报室，1987.