馬俊 徐小翠

摘 ?要：在超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)使用的過程中，受到汽水系統(tǒng)等因素的影響，其內(nèi)部可能存在積鹽和腐蝕的情況，影響汽輪機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。本文就660MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)積鹽和腐蝕情況進(jìn)行分析，詳細(xì)討論其出現(xiàn)結(jié)垢的原因和具體的預(yù)防解決方法，旨在為相關(guān)的運(yùn)行管理人員提供幾點(diǎn)參考。

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組;汽輪機(jī);積鹽和腐蝕

引言：

超超臨界機(jī)組運(yùn)行的熱效率更高，具有較強(qiáng)的節(jié)能環(huán)保效果，其在使用的過程中，汽輪機(jī)內(nèi)的工質(zhì)為蒸汽，這使得在長時間的高溫和高壓下，內(nèi)部汽輪機(jī)非常容易產(chǎn)生結(jié)垢的情況，蒸汽中的鹽類物質(zhì)對汽輪機(jī)組產(chǎn)生腐蝕，影響機(jī)組的正常運(yùn)行，為機(jī)組的正常工作埋下了較大的安全隱患，因此，相關(guān)的運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對積鹽和腐蝕等現(xiàn)象的預(yù)防和管理，提高超超臨界機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。

1汽輪機(jī)產(chǎn)生積鹽和腐蝕的原因分析

1.1汽輪機(jī)中積鹽種類

在對超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)內(nèi)的葉片進(jìn)行污垢采集，使用射線熒光光譜等方法對其進(jìn)行分析，了解污垢的構(gòu)成。通過該方法能夠有效分析出污垢中的沉積物種類和元素。通過對汽輪機(jī)內(nèi)部的污垢進(jìn)行抽樣采集和檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)其中主要的構(gòu)成為鹽類物質(zhì)，其主要成分為硫酸鹽、氧化鐵等，同時還有較多的鐵元素、鋁元素和鈉元素，還有少量的銅和鎂，根據(jù)元素來對其充分進(jìn)行分析，可以得出污垢的主要成分為鐵鹽和鈉鹽等，通過了解其成分，可以制定針對性的污垢預(yù)防和解決措施。

1.2產(chǎn)生鹽垢的原因

1.2.1鐵鹽的產(chǎn)生原因

設(shè)備污垢中的鐵鹽主要包括氧化鐵和硫酸鐵等，由于設(shè)備主要由鋼鐵材料構(gòu)成，超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)內(nèi)溫度較高，并且氣壓較強(qiáng)，內(nèi)部的汽輪機(jī)葉片在蒸汽推動下做功，表面可能會被蒸汽攜帶的氧所氧化，生成氧化鐵和一部分鐵離子。鐵離子與其他的陰離子發(fā)生反應(yīng)，溫度降低時，氧化鐵或鐵鹽會附著在葉片或者汽輪機(jī)內(nèi)壁具有流動性功能的部位，長期影響下會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，影響整體設(shè)備使用效果。在出現(xiàn)氧化鐵后，若未及時進(jìn)行去除，氧化鐵的影響下，會加速設(shè)備被腐蝕的速度，設(shè)備重新運(yùn)行后，氧化鐵附著的位置發(fā)生再次發(fā)生腐蝕的概率更高，腐蝕的速度更快，不僅影響汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽的質(zhì)量，同時對設(shè)備的安全性有著重大的影響[1]。

汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽也是產(chǎn)生鹽垢的主要原因之一，如果汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，使用酸性或堿性的水源來作為工質(zhì)，設(shè)備運(yùn)行的情況下，酸性物質(zhì)會腐蝕內(nèi)部的鐵質(zhì)容器，產(chǎn)生大量鐵離子，堿性物質(zhì)會與鐵發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生鹽類，形成結(jié)垢，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)鐵鹽含量不斷增加。

1.2.2鈉鹽的產(chǎn)生原因

鈉鹽主要來源于汽輪機(jī)用蒸汽中，目前許多公司選擇使用黃河水經(jīng)過相應(yīng)的脫鹽處理后，補(bǔ)充到鍋爐內(nèi)，但由于目前黃河水處理的方式和工藝仍有一定不足之處，即便是使用膜工藝進(jìn)行對黃河水的深度過濾脫鹽，仍然不能將水中的鈉離子完全祛除。水中的鈉鹽在溫高壓的汽輪機(jī)內(nèi)分散溶解，但隨著設(shè)備運(yùn)行結(jié)束后，其高溫和高壓條件消失，鈉離子以鹽的形式析出，并凝結(jié)在通流部位結(jié)成鹽垢。鹽垢不僅會腐蝕葉片，同時還會對通流部造成堵塞，影響汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

1.2.3銅鹽產(chǎn)生原因

銅鹽在汽輪機(jī)內(nèi)的含量一般較低，超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)的整體均為鋼鐵材料構(gòu)成，因此銅離子的主要來源為輸水管道中銅制構(gòu)件。在輸水管道和閥門受到腐蝕后，可能會產(chǎn)生游離的銅離子，在汽輪機(jī)內(nèi)高溫高壓下受到氧化，最后附著在汽輪機(jī)葉片上中。含銅的氧化物或鹽類有一定的重量，大量結(jié)垢會影響汽輪機(jī)葉片的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2.4鋁鹽的產(chǎn)生原因

鋁鹽同樣是由工質(zhì)水帶來的，在為鍋爐補(bǔ)充水分時，需要對水進(jìn)行處理，常見的處理方式為向水中添加適量的凈水劑，其中金屬添加劑中含有鋁元素，微量的鋁離子會溶解在水中，在高溫高壓條件下與汽輪機(jī)內(nèi)其他離子發(fā)生反應(yīng)，最終附著在葉片上形成污垢。

2超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)積鹽與腐蝕的解決方法

2.1加強(qiáng)對水質(zhì)的控制

為減少超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)中的積鹽與腐蝕現(xiàn)象，最重要的工作之一是嚴(yán)格對水質(zhì)進(jìn)行控制，確保水質(zhì)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。對于汽輪機(jī)設(shè)備來說，其工作中的壓力和溫度較高，汽輪機(jī)內(nèi)的蒸氣在流動的過程中和冷凝后，都可能產(chǎn)生水垢，進(jìn)而對汽輪機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量有著不良的影響，因此設(shè)備對于蒸汽的要求非常高。

進(jìn)入鍋爐中的水需要進(jìn)行提前處理，產(chǎn)生合格蒸汽才可以進(jìn)入到汽輪機(jī)內(nèi)，在檢查的過程中，首先，應(yīng)對其中的懸浮物和膠體等可見污染物進(jìn)行過濾和去除，如水中的懸浮顆粒或內(nèi)部的膠體顆粒。在處理時，應(yīng)使用過濾等方式將固體物質(zhì)去除。確保處理后水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。其次，對水中可溶解性的鹽類進(jìn)行測量和去除。在水中尤其是黃河水中，可溶性鹽類的種類和含量非常多，因此，應(yīng)對其進(jìn)行測量和處理。相關(guān)人員可以先對水質(zhì)進(jìn)行分析，了解其中的物質(zhì)以及含量，根據(jù)物質(zhì)種類進(jìn)行合理的處理，將其中的雜質(zhì)除去。如使用離子過濾膜等設(shè)備進(jìn)行過濾，或者使用化學(xué)試劑進(jìn)行沉淀反應(yīng)，再進(jìn)行過濾，降低水中的可溶性鹽的含量。最后，對水中易造成結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行檢查和處理。在易造成結(jié)垢物質(zhì)中主要指的是金屬離子，其質(zhì)量較大，容易造成沉淀結(jié)構(gòu)，在水中常見的金屬離子包括鈣離子、鎂離子等，在處理過程中可以通過沉淀或者過濾等方式進(jìn)行處理。另外在水中還可能存在酸性或堿性物質(zhì)，其內(nèi)部含有一定氫氧根離子或碳酸根離子，對設(shè)備有一定的腐蝕作用。因此，應(yīng)使用專用的試劑進(jìn)行處理或者使用膜過濾技術(shù)等，降低其中的酸堿離子含量。在對水質(zhì)進(jìn)行控制和去除的過程中，需要對水質(zhì)進(jìn)行檢查，通過專業(yè)的儀器儀表來對水質(zhì)進(jìn)行測試，確保水質(zhì)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，減少其中的不良鹽類結(jié)垢物質(zhì)。

2.2調(diào)整給水處理方式

在給水的過程中，可能會使水中的鹽類物質(zhì)或者金屬離子等不斷增加，進(jìn)而破壞水質(zhì)，提高設(shè)備結(jié)垢積鹽的概率。汽輪機(jī)運(yùn)行的過程中，設(shè)備內(nèi)部的轉(zhuǎn)速和蒸汽流動速度過高，整體的積鹽含量不斷增加，可能會對流通部位造成堵塞效果。目前汽輪機(jī)運(yùn)行，使用的AVT處理技術(shù)并不能使水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)，因此，可以選擇使用氧化處理的方式，提高水質(zhì)效果。目前較為流行的處理方法為WOT（弱氧化處理）。通過在水中加入適當(dāng)并且合格的氧氣，與內(nèi)部鐵離子等進(jìn)行反應(yīng)，生成較為穩(wěn)定的Fe2O3，在機(jī)組內(nèi)形成較為穩(wěn)定的保護(hù)膜，避免進(jìn)一步的腐蝕，減少鐵離子的含量，從而減少積鹽和腐蝕的產(chǎn)生[2]。

2.3降低蒸汽流動帶來的加速腐蝕

在汽輪機(jī)運(yùn)行的過程中，汽輪機(jī)內(nèi)部蒸汽，在其流速不斷加快的過程中，其產(chǎn)生的腐蝕效果更強(qiáng)，為緩解腐蝕效果，可以通過降低受熱面的流動速度來減少腐蝕現(xiàn)象。在受熱面腐蝕的主要原因是其中的氧化顆粒較多，氧化層較為稀疏，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的氧化腐蝕不斷加快。為降低腐蝕效果，一方面，可以使用具有較強(qiáng)抗氧化的材料來進(jìn)行設(shè)備的構(gòu)建。另一方面，通過在水中加入氧氣的方式，將葉片形成的四氧化三鐵轉(zhuǎn)變成為三氧化二鐵，提高其抗氧化能力，同時保護(hù)下層的鐵質(zhì)設(shè)備。在對水中進(jìn)行輸氧時，可以使用氧化給水方式提高水中氧氣的濃度，并對內(nèi)部氧氣含量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使其能夠順利形成三氧化二鐵，提高氧化效果。在精準(zhǔn)控制下，不需要在其中加入相關(guān)化學(xué)試劑，不僅節(jié)省成本，還能夠避免生成其他種類的雜質(zhì)，對水質(zhì)造成破壞。

結(jié)論：

綜上所述，為保證660MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，應(yīng)避免其中產(chǎn)生大量的積鹽和腐蝕現(xiàn)象，相關(guān)運(yùn)行人員應(yīng)定期對積鹽和腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行整理總結(jié)，同時使用合理的方式進(jìn)行預(yù)防，降低產(chǎn)生積鹽污垢的可能性，避免對機(jī)組設(shè)備造成不良的影響，從而提升整體的運(yùn)行效率，不斷提升設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳輝，戴維葆，蔡培，等.660MW超超臨界二次再熱機(jī)組鍋爐冷灰斗高溫腐蝕原因分析及調(diào)整[J].電站系統(tǒng)工程，2021，v.37;No.199（01）：42-44.

[2]張龍龍.660MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)真空系統(tǒng)異常情況的分析及處理探討[J].智庫時代，2018，000（038）：P.290-291.