亞臨界和超臨界機(jī)組蒸汽系統(tǒng)積鹽特征表現(xiàn)

王溪墨

摘 要：基于多臺(tái)亞臨界和超臨界機(jī)組蒸汽系統(tǒng)積鹽情況監(jiān)督檢測(cè)，本文分析了影響鹽類物質(zhì)在蒸汽系統(tǒng)沉積的因素和積鹽特征分布規(guī)律，分析了各級(jí)葉片和隔板積鹽情況，對(duì)垢成份進(jìn)行了測(cè)定，對(duì)積鹽情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)積鹽原因進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；機(jī)組；蒸汽系統(tǒng)；積鹽；案例；分析

亞臨界和超臨界機(jī)組是火力發(fā)電廠的主力機(jī)組[1]，其安全、經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行關(guān)系著電力生產(chǎn)和輸送系統(tǒng)的安全。在化學(xué)技術(shù)監(jiān)督工作中，發(fā)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組存在較嚴(yán)重的積鹽和腐蝕情況，造成機(jī)組出力和熱效率下降，嚴(yán)重影響了汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。因此，需要分析火力發(fā)電機(jī)組蒸汽系統(tǒng)積鹽特征規(guī)律和影響因素，以采取有效措施預(yù)防和減輕蒸汽系統(tǒng)積鹽，改善機(jī)組運(yùn)行工況，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)為專業(yè)人員提供有意義的參考。

1 鹽類物質(zhì)沉積原因及規(guī)律分析

1.1 過熱器內(nèi)的鹽類沉積

當(dāng)飽和蒸汽被加熱成過熱蒸汽時(shí)，其中的雜質(zhì)在過熱器中會(huì)發(fā)生兩種情況：當(dāng)飽和蒸汽中某種物質(zhì)的攜帶量大于該物質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度時(shí)，該物質(zhì)就會(huì)沉積在過熱器中；反之，如果飽和蒸汽中某種物質(zhì)的攜帶量小于該物質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度，那么該物質(zhì)就會(huì)完全溶于過熱蒸汽而帶往汽輪機(jī)[3]。

（1）硫酸鈉和磷酸鈉（Na2S04、Na3P04）在飽和蒸汽中，只有水滴攜帶的形態(tài)。這兩種鹽類在高溫水中水溫愈高，其溶解度愈小[4]。在過熱器內(nèi)由于小水滴的蒸發(fā)，它們?nèi)菀鬃兂娠柡腿芤海捎谠擄柡腿芤旱姆悬c(diǎn)比過熱蒸汽的溫度低得多，故它們?cè)谶^熱器內(nèi)會(huì)進(jìn)一步蒸干而析出結(jié)晶。所以當(dāng)它們?cè)陲柡驼羝械暮看笥谠谶^熱蒸汽中的溶解度時(shí)，就可能沉積在過熱器內(nèi)。

（2）氫氧化鈉（NaOH） 在水中的溶解度非常高，水溫愈高，其溶解度也愈大；而NaOH飽和溶液的蒸汽壓力都很低，最大值僅為O.059MPa，所以在過熱器內(nèi)，蒸汽攜帶的水滴被蒸發(fā)時(shí)，水滴中的NaOH不可能從溶液中以固相析出，只能形成濃度很高的NaOH液滴。

（3）氯化鈉（NaCl）在過熱蒸汽中的溶解度很大，遠(yuǎn)大于飽和蒸汽所攜帶的NaCl總量，所以它一般不會(huì)沉積在過熱器中，而是溶解在過熱蒸汽中，帶往汽輪機(jī)。

（4）飽和蒸汽攜帶的硅酸（H2Si03或H4Si04）在過熱蒸汽中會(huì)失水變成SiO2，因?yàn)镾iO2 在過熱蒸汽中的溶解度很大，而且飽和蒸汽所攜帶的硅酸總量總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它在過熱蒸氣中的溶解度，所以飽和蒸汽中的水滴在過熱器內(nèi)蒸發(fā)時(shí)，水滴的硅酸全部轉(zhuǎn)入過熱蒸汽中，不會(huì)沉積在過熱器中。

因此，對(duì)于超高壓及亞臨界壓力的鍋爐，過熱器中鹽類沉積物較少，因?yàn)檫@種鍋爐的過熱蒸汽溶解雜質(zhì)的能力很大，飽和蒸汽中的雜質(zhì)大都轉(zhuǎn)入過熱蒸汽中而帶往汽輪機(jī)。

1.2 鹽類在汽輪機(jī)內(nèi)的沉積

1.2.1 形成過程

鍋爐過熱蒸汽中的雜質(zhì)一般有以下幾種形態(tài)：一種是呈蒸汽溶液，這主要是硅酸和各種鈉化合物；另一種呈固態(tài)微粒狀，這主要是沒有沉積下來的固態(tài)鈉鹽以及鐵的氧化物。過熱蒸汽的雜質(zhì)大都呈第一種形態(tài)，后兩種形態(tài)的量通常是很少的。過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，這些雜質(zhì)會(huì)沉積在它的蒸汽通流部分[6]。

汽輪機(jī)內(nèi)形成沉積物的過程主要是：帶有各種雜質(zhì)的過熱蒸進(jìn)入汽輪機(jī)后，由于壓力和溫度降低，鈉化合物和硅酸在蒸汽中溶解度隨壓力降低而減小。當(dāng)其中某種物質(zhì)的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量時(shí)，該物質(zhì)就會(huì)以固態(tài)析出，并沉積在蒸汽通流部分。此外，蒸汽中那些微小的NaOH濃縮液滴以及-些固態(tài)微粒，也可能站附在汽輪機(jī)的蒸汽通流部位，形成沉積物。

（1）鈉化合物主要有Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3、NaCl和NaOH等，它們隨過熱蒸汽帶入汽輪機(jī)后，其在過熱蒸汽中的溶解度隨著蒸汽壓力的下降而迅速減小。因此，在汽輪機(jī)中，當(dāng)蒸汽壓力稍有降低時(shí)，它們?cè)谡羝械暮烤蜁?huì)超過其溶解度，并開始從蒸汽中析出。其中，Na2SO4、Na3PO4及Na2SiO3等的溶解度較小，最先析出，在汽輪機(jī)的高壓級(jí)即開始沉積；NaCl、NaOH等的溶解度較大，主要沉積在汽輪機(jī)的中壓級(jí)。

（2）硅酸

硅酸在蒸汽中的溶解度較大，因此，當(dāng)汽輪機(jī)中蒸汽的壓力降到較低時(shí)，才能從蒸汽中析出。因此，它們主要在汽輪機(jī)的中壓和低壓級(jí)內(nèi)沉積，并且在低壓級(jí)中的沉積量最大。

硅酸在汽輪機(jī)中以Si02的形式從蒸汽中析出，所形成的沉積物不溶于水，質(zhì)地堅(jiān)硬，并且常有不同的結(jié)晶形態(tài)。

（3）鐵的氧化物

鐵的氧化物主要以固態(tài)微粒狀存在于過熱蒸汽中，它們?cè)谄啓C(jī)各級(jí)中都可能沉積，沉積情況主要與微粒的大小、蒸汽流動(dòng)工況及蒸汽通流部位金屬表面的粗糙程度有關(guān)，但在汽輪機(jī)各級(jí)中的沉積量相當(dāng)。因此，一般情況下，在蒸汽壓力較高的部位，沉積物中鐵氧化物的含量較高，因?yàn)榇颂幷羝衅渌镔|(zhì)的沉積量較小。

隨過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的雜質(zhì)，并不是全部沉積在汽輪機(jī)內(nèi)。因?yàn)?，從汽輪機(jī)排出的蒸汽，盡管參數(shù)很低，但仍然具有溶解微量物質(zhì)的能力，而且排汽中含有的濕分也能帶走一些雜質(zhì)。

1.2.2 雜質(zhì)在汽輪機(jī)中的沉積物分布規(guī)律

（1）不同級(jí)中沉積物量不一樣。在汽輪機(jī)中除第一級(jí)和最后幾級(jí)積鹽量極少外，低壓級(jí)的積鹽量總是比高壓級(jí)的多些[7]。

在汽輪機(jī)最前面的一級(jí)中，由于蒸汽參數(shù)仍然很高，而且蒸汽流速很快，雜質(zhì)尚不會(huì)從蒸汽中析出或者來不及析出，因此往往沒有沉積物。在汽輪機(jī)的最后幾級(jí)中，由于蒸汽中己含有濕分，雜質(zhì)就轉(zhuǎn)入濕分中，且濕分能沖洗掉汽輪機(jī)葉輪上已析出的物質(zhì)，所以在這里往往也沒有沉積物。

（2）不同級(jí)中沉積物的化學(xué)組成不同。一般來說，汽輪機(jī)高壓級(jí)中的沉積物主要是易溶于水的Na2 SO4、Na3 PO4 及Na2 SiO3等；中壓級(jí)中的沉積物主要是易溶于水的NaCl、Na2 CO3和NaOH等，這里還可能有難溶于水的鈉化合物，如Na2O·Fe2 03 · 4SiO2和NaFeO2等；低壓級(jí)中的沉積物主要是不溶于水的SiO2。

鐵的氧化物（主要是Fe3 O4，部分是Fe2 O3）在汽輪機(jī)各級(jí)中（包括第一級(jí)）都有沉積。通常在高壓級(jí)的沉積物中，它所占的比率要比低壓級(jí)多些。實(shí)際上，往往沉積在各級(jí)中鐵的氧化物的質(zhì)量大致相同，但因低壓級(jí)中沉積物的量增加，所以鐵的氧化物所占的百分率在減少。

（3）在各級(jí)隔板和葉輪上分布不均勻。汽輪機(jī)中的沉積物不僅在不同級(jí)中的分布不均勻，即使在同一級(jí)中，部位不同，分布也不均勻。例如，在葉輪上葉片的邊緣、復(fù)環(huán)的內(nèi)表面、葉輪孔、葉輪和隔板的背面等處積鹽量往往較多，這可能與蒸汽的流動(dòng)工況有關(guān)。

2 結(jié)論

鹽類物質(zhì)在火力發(fā)電機(jī)組蒸汽系統(tǒng)內(nèi)的沉積具有明顯的規(guī)律性[8]，通過分析汽輪機(jī)各級(jí)葉片上沉積物的成份，可以判斷機(jī)組在運(yùn)行周期內(nèi)水汽質(zhì)量控制情況和機(jī)組運(yùn)行調(diào)整情況，分析影響水汽質(zhì)量的因素，從而為化學(xué)技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)人員認(rèn)真監(jiān)控水汽質(zhì)量，合理進(jìn)行爐水、循環(huán)水、給水以及生產(chǎn)回水的處理和運(yùn)行控制提供科學(xué)的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王濤英，徐軍鋒，郭包生，等.600MW汽輪機(jī)在首次大修中的積鹽檢查[J].華北電力技術(shù)，2009，增刊（1）：46-48.

[2]張科志.滇東電廠汽輪機(jī)高壓靜葉積鹽問題分析及處理[J].電力建設(shè)，2009，30（1）：102-103.

[3]宋麗莎，蘇世革.汽包鍋爐熱化學(xué)試驗(yàn)的必要性和實(shí)效性探討[J].熱力發(fā)電，2008，37（1）：97-100.endprint