超超临界机组高压缸积盐分析及控制方式探讨

栾义 万金录 侯明晖

摘  要：通过研究某660MW超超临界机组A修化学静态诊断中发现的高压缸末级叶片积盐问题，分析确定了汽轮机高压缸积盐的原因。结合实际情况，提出了通过加氧减缓汽水系统流动加速腐蚀;改用活性胺保养减缓机组停备用腐蚀;提高化学仪表准确性，优化水质控制;加强机组启动期间的水质控制等一系列优化方案，为后续同类机组化学运行、监督提供建议，减缓汽轮机高压缸积盐问题。

关键词：超超临界  高压缸积盐  加氧处理  化学仪表  停用保护

中图分类号：TM621                           文献标识码：A                    文章编号：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

超超临界机组具有更高的热效率以及显著的节能、环保优势[1-2]，是我国当前发展火电机组首选的高效洁净发电技术。超超临界机组温度和压力等级显著提高，机组运行期间的汽水品质要求也大幅提升，一旦机组运行工况或水质控制不良，极易造成受热面和汽轮机腐蚀、结垢积盐[3]，不仅影响机组的整体效率，而且易引发爆管等恶性风险。本文对某660MW超超临界机组A修化学检查中发现的高压缸末级叶片积盐现象进行了原因分析，并提出预防措施。

1  高压缸外观检查及诊断

从图1可以看出，调节级整体呈银灰色金属光泽，第1级至第3级局部有微量红色氧化铁附着;调节级至第3级叶片边缘有冲刷现象，叶片表面有明显麻点，pH测试为8.1～8.2之间。从图2中可以看出，第4级至第7级整体呈微红色，通流背汽面有轻微微红附着物，用软毛刷可刷除;无明显腐蚀和冲刷现象，pH测试为8.0～8.2之间。

高压缸整体状况良好，积盐主要分布在高压缸第6、7级动叶表面;第6级动叶表面积盐沉积速率为1.41g/（m2.a）;第7级动叶表面积盐速率为1.58g/（m2.a），属于二类;高压缸没有腐蚀，评价属于一类。

2  高压缸末级叶片积盐分析

对高压缸末级叶片积盐进行物相、元素分析，结果显示高压缸末级叶片表面附着物的成分主要以铁盐为主，含有少量的Na、Cu、Al等盐类，结合其松散的附着状态，判断积盐为是一种典型的以氧化铁颗粒积聚行为而产生的高压缸积盐现象[4-5]。

3  高压缸末级叶片积盐来源分析

3.1 Fe盐

（1）在FAC的作用下，系统或受热面表面的氧化层被破坏，氧化物基本呈胶态颗粒状在水体中携带，随着压力和温度的提升，氧化铁颗粒在蒸汽中溶解，蒸汽在高压缸做功结束后，其胶态氧化颗粒首先沉积在高压缸通流部位。

（2）机组停运前未采取有效的保养措施或者保养措施选择不当及执行不到位等，均会导致系统表面发生二次腐蚀，在机组再次启动时，污染蒸汽品质，导致蒸汽中Fe含量增加。

（3）机组运行期间由于水质控制达不到标准要求，发生微酸性腐蚀或pH过量控制下的碱性腐蚀，导致蒸汽中含Fe量增加。

（4）机组启动期间，含Fe量的控制是确定冲洗節点的主要指标，由于执行不到位，导致水体中含Fe量增加，也是导致后期蒸汽中含铁良增加的重要原因。

3.2 Na盐

（1）主要来自于补充水以及精处理系统，即使采取了全膜的水处理工艺以及精处理的深度脱盐处理，补充水和精处理系统出水中依然有微量的Na离子，其溶解在汽水中，随着蒸汽在高压缸做功结束后，在通流部位析出沉积。

（2）凝汽器运行状态的影响。某公司采取海水直流冷却，凝汽器的微量渗漏对凝结水中Na离子含量的影响较大，也是水汽中Na离子的主要来源。

3.3 Cu盐

系统材质的影响。机组为全铁系统，原则上不会在汽轮机叶片表面产生Cu盐附着物。对给水主管道WB36合金管进行元素分析，其中Cu元素质量分数为0.5～0.8%，另外凝结水泵叶轮、轴封加热器以及部分阀门阀芯等材质中也含有一定数量的Cu，在给水系统发生FAC腐蚀时，Cu氧化物也随着氧化颗粒在系统中迁移，最终在汽轮机叶片沉积。

3.4 铝盐

机组补给水系统的预处理主要采取液态聚合铝作为净水剂，净水站出水中会有微量的Al离子，溶解在补充水中残余离子，另外Al作为常见的金属添加剂，水汽系统腐蚀也会产生，最终沉积在汽轮机叶片。

4  解决方法

4.1 减缓汽水系统的流动加速腐蚀

通过系统受热面流动加速腐蚀的控制，减少水汽中的氧化颗粒含量，是降低高压缸叶片积盐量的有效方式。而系统受热面发生流动加速腐蚀的程度，主要决定于受热面氧化层的致密性和强度。提高氧化层致密性和强度的途径，一方面是选用抗氧化能力更强的材料，另一方面是优化汽水水质，从而提升金属氧化层的抗腐蚀、冲刷能力。在目前系统材质确定的情况下，只有通过水质的优化调整来进一步减缓流动腐蚀，研究结果证明，通过给水加氧水质控制方式，在金属表面形成Fe3O4和Fe2O3的复合氧化层，可以大幅度提高氧化层的致密性和抗冲刷能力，其工作原理主要如下：

从式（1）中可以看出，金属铁在高温下和蒸汽发生氧化反应，生成以Fe3O4為主的氧化层，

Fe+H2O=Fe3O4+H2（1）

从图3中可以看出，以Fe3O4为主的氧化层多孔，致密性相对较差，易产生流动加速腐蚀。

在机组加氧状态下，即从式（2）

Fe3O4+O2=Fe2O3（2）

得出，在高温作用下，Fe3O4被氧化生成Fe2O3，由于Fe2O3粒径相对较小，在形成的同时，被填补进Fe3O4氧化层的空隙中，从而形成更加致密耐流动腐蚀的“Fe3O4+Fe2O3”的复合氧化层，见图4。

4.2 减缓机组停用期间的腐蚀

由于超超临界机组凝结水精处理系统的设计，无法实施传统的十八胺膜法保养方式，而目前各火力发电厂均采用常规的热炉放水烘干法，该方法只能实现锅炉侧的保养，汽机侧的保养效果明显下降，在机组A修过程中，也明显发现凝汽器上部的结露现象，说明汽机侧湿度较大，也是发生停用腐蚀的主要位置。目前的试验研究及现场验证证明，一种低分子活性胺的膜法保养剂能够替代传统的十八胺，具有全热力系统受热面的保养效果，建议在机组停运前进行使用。

4.3 提高化学仪表准确性，优化水质控制

控制超超临界机组水汽品质是一个系统工程，需要 多专业配合、全流程监督[7-8]。水汽系统化学监督依靠的最重要在线化学仪表包括在线（氢）电导率表、pH 表、钠表和溶解氧表。国外化学控制导则称这 4 种在线化学仪表为核心仪表，国内有些电力公司称其为关口表或关键仪表。确保这4种在线化学仪表测量准确， 并控制其测量值在合格范围内，基本上就可以有效防止热力设备的腐蚀、结垢和积盐问题。

4.4 加强机组启动期间的水质控制

要严格按照国家、行业标准控制机组启动前冷热态冲洗，严格按照“炉水不合格不点火、蒸汽不合格不冲转、凝水不合格不回收”的“三不”要求做好整组启动间的水质控制，提升水汽品质，防止停备用期间腐蚀产物沉积到受热面和汽轮机叶片。

5  结语

通过相关技术管理措施的优化调整，做好机组热力系统受热面腐蚀控制，优化汽水品质和运行工况，可减缓高压缸通流部位的积盐沉积速率，对于提升机组运行的安全、经济性具有重要意义。

参考文献

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[2] 戴云.西门子超超临界机组真空严密性分析及试验研究[D].南京：东南大学，2019.

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