張若巖 莊 偉 張 坤 謝祖超

大唐淮北發(fā)電廠 安徽 淮北 235000

0 引言

某電廠2x660MW超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機組，汽輪機為上海汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界凝汽式汽輪機，型號：N660-24.2/566/566。機組配有雙殼體、雙背壓、表面式(型號：N-36000)凝汽器，冷卻面積36000m2。2016年1月份，該廠2號機組因鍋爐尾部受熱面泄漏停備轉(zhuǎn)檢修。通過對汽輪機高中低壓缸解體，發(fā)現(xiàn)汽輪機動葉及隔板等部位存在較嚴重的積垢情況。針對汽輪機結(jié)垢原因進行分析，加強化學監(jiān)督，水汽品質(zhì)控制、機組停備用期間防銹蝕保護等措施，有效地控制了汽輪機通流部分的結(jié)垢。

1 機組通流部分結(jié)垢狀況

1.1 高壓缸 2號機高壓缸從調(diào)速級起，整體呈銹紅色并且顏色逐級加深。調(diào)速級固體顆粒沖蝕狀況不明顯。迎汽側(cè)葉片第8-11級表面有疏松銹紅色沉積物，其中第10級葉片最多(如圖1)，第11級葉片為局部分布。背汽側(cè)調(diào)速級及第1級葉片表面沉積物不明顯，第2-11級葉片表面有明顯沉積物，其中8、9級葉片最多。高壓靜葉持環(huán)葉片表面有明顯沉積物。

1.2 中壓缸 2號機中壓缸迎汽側(cè)葉片整體呈鋼灰色，背汽側(cè)第1-3級呈鋼灰色，4-8級呈銹紅色。迎汽側(cè)葉片無明顯沉積物，1-7級葉片表面有不同程度的氧化皮剝落現(xiàn)象。背汽側(cè)第4-8級葉片表面有明顯沉積物并逐級增多(如圖1)。

1.3 低壓缸 2號機低壓缸迎汽側(cè)第4級葉片表面有點蝕坑(如圖1)，低壓缸背汽側(cè)第4級表面有明顯銹斑。

圖1 高壓缸、中壓缸、低壓缸表面沉積物

通過此次化學監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)，該廠2號機組汽輪機存在較為嚴重的結(jié)垢和腐蝕問題，主要表現(xiàn)為高、中壓缸葉片的結(jié)垢和低壓缸葉片的腐蝕現(xiàn)象。

2 原因分析

2.1 垢樣成份分析 根據(jù)宏觀觀察分析，高中壓缸垢樣主要為鐵的化合物，其在2號機的分布情況與主要的雜質(zhì)成分在汽輪機的沉積分布規(guī)律相符合。

2.2 結(jié)垢速率分析

部位類別一類二類三類汽輪機轉(zhuǎn)子葉片、隔板c結(jié)垢、積鹽速率d小于1mg/(cm2·a)或沉積物總量小于5mg/ cm2結(jié)垢、積鹽速率1mg/(cm2·a)～10 mg/(cm2·a)或沉積物總量5mg/ cm2～25 mg/ cm2結(jié)垢、積鹽速率d大于10mg/(cm2·a)或沉積物總量大于25mg/ cm2

經(jīng)定量分析高壓缸第9級葉片結(jié)垢速率為3.44mg/(cm2·a)，結(jié)垢、積鹽速率屬于二類。

2.3 通過對該廠2號機組高壓缸效率及調(diào)節(jié)級壓力參數(shù)進行檢查，發(fā)現(xiàn)2號機組自投產(chǎn)后，機組的調(diào)節(jié)級壓力始終呈現(xiàn)緩慢上升趨勢。2號機組各監(jiān)視段壓力同時超過了設(shè)計值。利用DCS測點數(shù)據(jù)，并通過2014年以來的機組熱力試驗的結(jié)果的對比，分析得出機組的高壓缸效率持續(xù)降低。

2號機660MW負荷工況歷年試驗結(jié)果與設(shè)計值比較表

通過上表數(shù)據(jù)分析，2號機組自投產(chǎn)以來，高壓缸效率減低，調(diào)節(jié)級壓力呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢，說明2號機組汽輪機結(jié)垢現(xiàn)象在機組運行整個過程延續(xù)發(fā)生。

3 汽輪機通流部分結(jié)垢的影響

3.1 汽輪機轉(zhuǎn)子結(jié)垢會破壞轉(zhuǎn)子動平衡,引發(fā)軸系震動。

3.2 汽輪機蒸汽流通面積結(jié)垢會后,導致同流面積減小、氣流阻力增大,轉(zhuǎn)子軸向位移和軸向推力增大,引發(fā)轉(zhuǎn)子動靜摩擦、推力軸承過負荷燒瓦事故等。

3.3 結(jié)垢后由于葉片形式的改變和阻力,結(jié)垢后的葉片疲勞損傷增大，受力加劇、影響機組效率和葉片使用周期。

3.4 結(jié)垢后汽輪機通流部分由于通流部分面積減小,因而蒸汽流量減少,葉片的效率也因而降低,導致汽輪機負荷和效率降低。同時引起各級的反動度變化，導致汽輪機軸向推力增加,嚴重影響機組安全運行。

3.5 結(jié)垢后汽輪機通流部分若維持各級壓力不變，將導致流量減小,則引發(fā)汽輪機輸出的功率減少。若要使其功率不變，則必須提高新蒸汽的壓力;而且，通流部分結(jié)垢的表面變得粗糙,摩擦損失增大。如是汽閥閥桿上結(jié)垢，則會引起汽閥卡澀,嚴重時引發(fā)汽輪機飛車事故。

4 暴露的問題

4.1 日常水汽品質(zhì)監(jiān)督不到位 抽查2014年7-9月給水和蒸汽中鐵含量情況，兩臺機組水汽中鐵含量都較高，平均值達到4.2μg/L，接近5.0μg/L的控制值上限，電廠日常送樣結(jié)果顯示水汽中腐蝕性陰離子及鐵含量較高，水汽中鐵含量過高使熱力設(shè)備較快結(jié)垢。

4.2 精處理系統(tǒng)運行不正常

4.2.1 2號機組精處理混床投運后，設(shè)備進口流量計偏差較大，流量顯示值比實際值大約200-300t/h，由于精處理混床設(shè)有超流量保護，導致精處理混床在大約半年時間內(nèi)一直無法正常投運(開50%旁路運行)。

4.2.2 化學專業(yè)技術(shù)人員缺乏660MW超臨界機組設(shè)備運行管理經(jīng)驗，一直投運精處理混床氨化運行，由于氨化混床的除鐵和除鹽效率低下，水汽品質(zhì)無法滿足機組控制要求，直至2015年年中改為電導率控制，采用氫型混床運行。

4.2.3 該廠2號機組在投產(chǎn)后至2015年2月底前，精處理前置過濾器一直采用啟動濾元運行，啟動濾元濾徑為10μm，濾元孔徑大，效果較差。

4.3 給水工況不合理 對于660MW超臨界機組造成運行機組給水鐵含量較高的主要原因為：給水系統(tǒng)的主要腐蝕形態(tài)——給水系統(tǒng)的流動加速腐蝕(FAC)。

4.4 存在的其他問題

(1)運行人員、專業(yè)技術(shù)人員對指標的異常變化不敏感，汽輪機調(diào)節(jié)級壓力持續(xù)上升，最大值達到甚至超過19.8MPa的控制值，但沒有及時發(fā)現(xiàn)并進行分析，采取措施。

(2)在線儀表未按照要求進行定期校驗，水汽指標數(shù)據(jù)的真實性得不到保證，如凝結(jié)水電導率規(guī)定一個月進行校驗，2014年12月變成一個季度校驗。

(3)定期工作執(zhí)行不到位，前置過濾器的清洗有很大的隨意性，未能根據(jù)實際水質(zhì)情況進行有效定期清洗工作，造成前置過濾器污堵。

(4)設(shè)備管理不到位?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，化學爐內(nèi)加藥系統(tǒng)無法實現(xiàn)自動功能，目前仍然采用人工就地手動調(diào)整的方式，連畫面點操都無法實現(xiàn)，造成給水pH波動較大，影響整個熱力系統(tǒng)的水汽品質(zhì)

(5)中水石灰處理系統(tǒng)未能投運，未經(jīng)處理的中水直接進入循環(huán)水系統(tǒng)，造成循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢，兩臺機組凝汽器因端差大被迫進行酸洗。

(6)停爐保護工作雖已開展，但與標準相比還有很大差距，化學監(jiān)督管理人員尚未實現(xiàn)從下發(fā)停爐保護技術(shù)措施-停爐保護節(jié)點控制-現(xiàn)場監(jiān)督、監(jiān)護等環(huán)節(jié)閉環(huán)管理，并形成制度或文件抄送職能部門和相關(guān)專業(yè)。

(7)化學實驗室管理不到位，部分實驗室被占用，目前水處理及循環(huán)水分析只有兩間實驗室，且實驗室內(nèi)下水和電源設(shè)置不合理，無法滿足日常分析監(jiān)督工作要求，致使一些精密操作不能實現(xiàn)標準化、規(guī)范化，例如高純水制備、化學分析藥劑配備等，不能滿足溫度、濕度、防塵、避光等要求。

5 結(jié)論和對策

5.1 該電廠2號機組汽輪機結(jié)垢速率為3.44mg/(cm2·a)，屬于二類，比較嚴重，機組調(diào)節(jié)級壓力持續(xù)上漲，說明汽輪機結(jié)垢現(xiàn)象延續(xù)在2號機組整個運行過程。

5.2 造成汽輪機結(jié)垢的主要原因為化學監(jiān)督不到位，定期工作不到位、水汽品質(zhì)控制，給水工況不良、精處理裝置不正常運行、機組停機備用期間各汽水容器及管道防銹蝕保護工作開展不到位。

5.3 該廠應(yīng)針對爐內(nèi)加藥系統(tǒng)無法實現(xiàn)自動功能、中水石灰處理系統(tǒng)無法投運及實驗室存在的問題立即制定整改計劃，進行整改，并定期匯報整改進展情況。

5.4 嚴格按照制度要求開展定期工作，切實做好化學儀表的定期校驗，前置過濾器定期清洗以及凝結(jié)水精處理裝置的樹脂再生工作，化學監(jiān)督人員必須深入現(xiàn)場監(jiān)督到位，確保數(shù)據(jù)真實、準確，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。

5.5 檢修期間應(yīng)認真對熱力設(shè)備內(nèi)部雜物進行檢查清理，化學監(jiān)督人員必須對汽輪機本體、凝汽器、除氧器、汽包、聯(lián)箱等容器進行封閉前的檢查驗收，防止遺留的鐵銹等雜物污染水質(zhì)，造成機組啟動困難和水質(zhì)超標。

5.6 目前，停爐、停機保護技術(shù)已較為成熟，該廠應(yīng)結(jié)合本廠機組的實際情況，選擇并確定停爐停機保護方式，以規(guī)程制度的形式固定下來，各相關(guān)部門的專業(yè)人員和管理人員分別從管理、執(zhí)行、監(jiān)督環(huán)節(jié)做好停爐停機保護工作，減少機組停運期間設(shè)備的腐蝕，既保護了設(shè)備，也減少再次啟動時對汽水品質(zhì)的影響。

5.7 組織對化學及相關(guān)專業(yè)人員技能培訓，以考試或考問的方式督促專業(yè)技術(shù)人員提高技能水平，掌握機組運行特性，及時發(fā)現(xiàn)和處理機組運行過程中發(fā)生的汽水品質(zhì)偏差，杜絕發(fā)生類似問題重復發(fā)生。

6 結(jié)束語

該廠加強對化學監(jiān)督，水汽品質(zhì)控制、定期工作管理及精處理裝置運行、給水工況優(yōu)化、和機組停備用期間防銹蝕保護工作，機組結(jié)垢狀況得到控制，經(jīng)濟效益顯著，提高了機組安全性經(jīng)濟性運行。