徐文強

(中國大唐集團科學技術研究院有限公司 火力發(fā)電技術研究院，北京 100040)

某火力發(fā)電廠600MW發(fā)電機組由HG-2030/17.5-YM型鍋爐、汽輪機和QFSN-600-2YHG型汽輪發(fā)電機組成。HG-2030/17.5-YM型鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、固態(tài)排渣、單爐膛、Π型半露天布置、全鋼構架、懸吊結構、控制循環(huán)汽包鍋爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量為2 030 t/h，主蒸汽額定溫度541 ℃，主蒸汽經二級減溫進入汽輪機。汽輪機為亞臨界、一次中間再熱、三缸、四排汽、單軸凝汽式600MW汽輪機。QFSN-600-2YHG型汽輪發(fā)電機采用水-氫-氫冷卻方式冷卻。鍋爐給水處理采用還原性全揮發(fā)處理方式，爐水加氫氧化鈉處理。

在某600MW火力發(fā)電機組大修檢查中，發(fā)現(xiàn)其汽輪機低壓缸的隔板和葉片發(fā)生了腐蝕，本工作對隔板和葉片的腐蝕形貌進行了觀察，對葉片上的腐蝕產物成分進行了分析，并根據(jù)機組運行時的汽水報表、水質檢測報告及工作狀況等分析了該發(fā)電機組發(fā)生腐蝕的原因。

1 大修檢查情況

大修過程中檢查發(fā)現(xiàn)：汽輪機低壓缸葉片一共有7級，第1至第7級葉片上均有針狀腐蝕坑和潰瘍性的腐蝕帶，局部堆積磚紅色腐蝕產物，第2至第6級葉片的腐蝕情況逐級加重，呈潰瘍性斑狀腐蝕，表面粗糙，末級葉片情況相對好些，見圖1(a)；汽輪機低壓缸隔板腐蝕較嚴重，表面全部呈銹紅色，見圖1(b)。

(a) 葉片

(b) 隔板圖1 汽輪機低壓缸的宏觀腐蝕形貌Fig. 1 Macrographs of low pressure cylinder: (a) blades; (b) baffles

部分腐蝕產物潮濕。pH試紙測試結果表明，低壓缸隔板表面pH在8～10。從低壓缸葉片表面刮取腐蝕產物，并用等離子體發(fā)射光譜儀進行測定，分析結果見表1。結果表明：腐蝕產物主要是氯化物，金屬氧化物約占15%(質量分數(shù))，這說明汽輪機低壓缸的腐蝕主要是由于氯離子造成的。

表1 低壓缸葉片上腐蝕產物的成分(質量分數(shù))Tab. 1 Components of corrosion product on blades of low-pressure cylinder (mass fraction) %

2 腐蝕原因分析

查看歷年氯離子檢測報告(每年兩次)，如表2所示。根據(jù)GB/T 12145-2016標準《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》，給水和凝結水中氯離子質量濃度應不大于2 μg/L，爐水中氯離子質量濃度應不大于400 μg/L。由表2可知，在不同時期，該機組給水、凝結水和爐水中氯離子含量均有超標甚至嚴重超標現(xiàn)象。氯離子對機組的腐蝕危害很大，主要表現(xiàn)為破壞水冷壁管金屬表面的鈍化膜，進而向金屬晶格里面滲透，引起金屬表面性質的變化。氯離子的蒸汽攜帶系數(shù)非常可觀，會造成汽輪機蒸汽通流部位積鹽、結垢，并增加汽輪機葉片發(fā)生點蝕及應力腐蝕的危險，因此，必須對爐水中的氯離子含量進行控制[1]。汽水中氯離子主要由鍋爐補給水帶入、外界漏入、爐內加藥處理時從藥劑中帶入以及精處理系統(tǒng)中從樹脂中釋放出來等。

表2 歷年水質檢測中氯離子含量Tab. 2 Concentrations of chlorine ion in water quality testing for years μg/L

查看該機組近一年的汽水化驗報表(日常)發(fā)現(xiàn)，機組汽水品質基本上符合要求，但凝結水溶氧含量經常存在超標現(xiàn)象，期間最大值達到200 μg/L，按GB/T 12145-2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》規(guī)定，該機組凝結水溶氧應不大于30 μg/L。凝結水系統(tǒng)在不同時期可能存在不同程度的泄漏，泄漏導致系統(tǒng)接觸空氣，造成凝結水中溶氧含量超標，凝結水溶氧超標或長期處于不合格的狀況會加速管道內腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，降低受熱面的傳熱效率。凝結水精處理系統(tǒng)長期氨化運行，雖然運行時間長，周期制水量大，但是漏氯現(xiàn)象嚴重。

氨的分配系數(shù)較大，原來維持蒸汽pH的氨絕大多數(shù)留在汽相中，因此這時水相的pH很低，呈酸性，會引起酸性腐蝕。此時若有空氣漏入汽輪機或溶解氧含量超標，則會加劇這種酸性腐蝕[2]。

凝汽式汽輪機結構存在缺陷，其末級動葉后汽流中攜帶大量水滴，回流的蒸汽攜帶水滴沖擊高速旋轉的葉片下半部和隔板形成水沖蝕，機組在低負荷下運行時間越長，這種水沖蝕作用越明顯[3]。

經查看歷年資料發(fā)現(xiàn)該機組啟停次數(shù)較多，而且停運時間較長，如果停運期間對機組的整體腐蝕防護不到位，也會促進機組的腐蝕，而且停運期間的腐蝕對機組的影響更全面、更嚴重。

該廠所處地區(qū)在7月至9月間空氣濕度較大，可達80%左右，且該期間溫度也是一年中最高的，從理論上講，這兩種極端條件的結合會極大地提高金屬發(fā)生腐蝕的可能，且腐蝕的程度也是最嚴重的。

3 結論與建議

給水、凝結水和爐水中氯離子含量經常超標甚至嚴重超標，導致電機組汽輪機低壓缸的葉片和隔板發(fā)生了腐蝕。另外，凝結水中溶氧含量超標、凝汽式汽輪機葉片結構缺陷、機組啟停次數(shù)較多及機組所處地理環(huán)境都對機組腐蝕產生不利影響。針對該機組發(fā)生腐蝕的原因，提出以下建議：

(1) 該機組凝結水精處理系統(tǒng)周期制水量低，為了保證周期制水量，長期氨化運行，導致出水中氯離子長時間超標，建議對凝結水精處理系統(tǒng)進行運行優(yōu)化，將出水中氯離子含量控制在合格范圍內，在保證出水品質的情況下提高周期制水量。加大對給水、凝結水、爐水、蒸汽和精處理設備出水中氯離子含量的監(jiān)控，如增加化驗頻率。加強大宗藥品進廠的檢驗工作，保證有效成分合格的同時，也要對藥劑中其他雜質離子進行化驗，比如氯離子含量的測定，使用高純度的再生劑[4]。

(2) 大修期間發(fā)現(xiàn)汽包水位線不明顯，日常運行中水位控制不善。應加強該機組的運行調整，對汽包內部缺陷進行徹底檢查處理，運行人員要加強水位調節(jié)控制，盡量使汽包水位平穩(wěn)在正常區(qū)域，避免水位波動造成蒸汽帶水。保證蒸汽溫度、壓力在要求工況，降低蒸汽的濕度，將進入低壓缸做功的蒸汽初凝區(qū)推后，避免進入低壓缸做功的蒸汽變成飽和蒸汽甚至是濕蒸汽。

(3) 該機組啟停頻繁，必須加強機組停運期間的保護與監(jiān)督，減少機組停運期間發(fā)生的腐蝕。停運時間在一個月內時，要做好帶壓放水干保護，保證系統(tǒng)的干燥度，避免低壓缸積水情況；停運時間超過一個月以上時，可采用對機爐都有保護效果的十八胺保護或其他方法保護。

(4) 目前，該機組還原性揮發(fā)處理的堿化劑只有氨，建議給水pH控制在標準上限，提高運行系統(tǒng)的pH；加聯(lián)氨控制在標準下限，防止還原劑過量破壞高溫氧化保護膜。

(5) 加強該機組汽水系統(tǒng)的查漏工作，發(fā)現(xiàn)有泄漏問題要及時處理，控制水質溶氧在標準范圍內。

(6) 應確保該機組汽水品質監(jiān)督的及時、準確，特別是在線氫電導、pH表、溶氧表等均應準確可靠，及時反應水質的實際情況，以便調整。

(7) 加強該機組檢修過程中容器及系統(tǒng)底部清理工作，如熱水井底部、高低加和除氧器等容易沉積雜質的部位，排盡高加、低加等容器的殘水，對于排不干凈的容器應進行鼓風干燥，直到沒有水分為止。加強機組啟動過程中的冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗以及啟動初期的化學監(jiān)督工作，及早投入凝結水精處理系統(tǒng)，提高汽水品質。

(8) 大修后建議安排該機組進行熱化學試驗，改善目前存在的腐蝕狀況，優(yōu)化機組的運行化學處理工況及機組的運行工況，爐水低磷酸鹽處理，根據(jù)運行情況調整加藥量。