汽轮机积盐

哈尔滨第三发电厂3 号、4 号机为600MW亚临界机组,在机组运行过程中,高压调速汽门卡涩,并且有时无法关闭,严重影响机组的安全运行。

2003 年7 月,3 号机组大修检查,高压调速汽门积盐严重, 无法打开,最后返回厂家。

2005 年2 月,4 号机组中修过程中,将4 号机高压调速汽门上的积盐打磨干净,

2005 年9 月,发现高压调速汽门又有涩现象,将其打开后,发现阀头、阀杆处有红灰色积盐,将积盐刮下送黑龙江省电力科学院进行分析,其成分如下:氧化铁:27.56%,氧化铝:4.49%,氧化钙:1.1%,氧化铜:2.75%,五氧化二磷:61.5%;三氧化硫:1.06%。根据积盐成分初步分析,主要是由磷酸三钠、氧化铁沉积造成的。可是哈尔滨第三发电厂3 号、4 号机组炉水质量控制非常好,磷酸盐控制在0.4mg/L 左右,二氧化硅含量在30-50μg/L 之间(国家规定600MW机组的炉水磷酸盐含量是0.3 -2μg/L,二氧化硅含量小于200μg/L)。蒸汽各指标也都控制在国家标准范围内。为什么各个水汽指标都控制在国家标准范围内,高压调速汽门还积盐如此严重,这让我们百思不得其解。直到2005 年10 月运用离子色谱对蒸汽进行分析,其原因才初露端倪。

2 高压调速汽门积盐原因分析

10 月、11 月运用离子色谱对哈尔滨第三发电厂磷酸盐含量水样分析结果见表一

表一

可以发现,尽管600MW 机组炉水磷酸盐含量远低于200MW 机组,由于饱和蒸汽压力和汽包结构不同,其饱和蒸汽的磷酸盐含量远远高于200MW机组。在饱和蒸汽中,磷酸三钠溶解携带系数非常小,当饱和蒸汽压力为17.64MPa 时,磷酸三钠的溶解携带数可以忽略不计,其携带系数等于湿分;当饱和蒸汽压力超过19.6MPa 后,磷酸三钠的溶解携带开始增大。

我厂#3 机饱和蒸汽压力是18.26MPa,低于19.6MPa,所以,其携带的磷酸盐主要为机械携带。2005 年11 月9 日9:00,#4 机炉水磷酸盐含量310μg/L,硅29.7μg/L,还有其他微量组分如氯化钠、硫酸钠、铜离子、铁离子、钙离子等。随着锅炉的蒸发这些可溶盐进入蒸汽

中,其中磷酸盐是机械携带,其他组分以机械携带和溶解携带两种形式存在。

在过热器中,饱和蒸汽的温度从379℃渐渐升到540℃。在此过程中蒸汽中组分开始发生变化,共可分为三类。

第一类是磷酸钠、硫酸钠,它们在蒸汽中的溶解度随着温度的上升而降低,在374℃以上,它们在蒸汽中的溶解度几乎为零。也是说在饱和蒸汽变成过热蒸汽,饱和蒸汽中的水滴全部变成蒸汽后, 磷酸钠、硫酸钠便析出,以固体小颗粒的形式存在。

第二类铜离子、铁离子、钙离子,它们在蒸汽中的溶解度随着温度的上升而上升。但是它们在蒸汽中的溶解度非常小,饱和蒸汽中的小水滴蒸发的过程中,所溶解的这些物质一部分转入过热蒸汽,一部分以固体小颗粒形式析出。第三部分是各种硅化合物、氯化钠, 这部分溶解度随着温度的上升而升高,例如硅酸钠在540℃的过热蒸汽的溶解度180g/L,氯化钠540℃的过热蒸汽的溶解度10μg/L 以上。饱和蒸汽中的小水滴蒸发后,硅、氯化钠便溶解在蒸汽中。另外,过热器本体的金属腐蚀产物,在温度发生急剧变化时,过热器管壁上的金属腐蚀产物因与管子金属本体的膨胀率不同,而从金属表面上剥落下来,以固体颗粒的形式存在蒸汽中。

综上所述,在饱和中的水滴蒸发后,蒸汽中有以下固体小颗粒:磷酸钠、硫酸钠、铜、钙、铁离子(有两部分来源:小水滴析出和过热器管壁上的金属腐蚀产物)。其中,磷酸钠最多,因为炉水中磷酸钠含量最多,并且在饱和蒸汽的水滴全部转化成蒸汽后,这些磷酸钠几乎全部

以固体的形式析出。这些固体小颗粒便有一部分在过热器内沉积。

但是它们在过热器内并不是均匀沉积,主要集中在流通的弯道、节流处。哈尔滨第三发电厂的3号、4号机的高压蒸汽门呈半圆型,过热蒸汽从侧面碰到其球面,然后拐90度角流出主蒸汽门。蒸汽中的固体小颗粒密度比较大,由于离心力的作用便撞到高压蒸汽门的半圆型门头上, 渐渐在此沉积。并且有一小部分蒸汽通过阀杆和阀杆套间的细小空隙泄露出去,这些细小的固体颗粒就在这些小空隙中沉积,导致高压调速汽门卡涩。另外,过热蒸汽中的固体颗粒进入汽机后,会造成固体颗粒磨损、形成沉积物、引起汽轮机腐蚀等危害,以致严重影响汽轮机运行的经济性和可靠性,显著地增加维护费用,并会缩短其使用寿命。

针对以上情况,哈尔滨第三发电厂进行了以下实验:降低汽包液位,由-22.9mm 降到-180mm;尽量保持汽包液位稳定;升降负荷时尽量缓慢。然而检测数据显示,磷酸盐的携带量并没有减少。

2007年7月10日,哈尔滨第三发电厂3号机组进行炉内全挥发处理实验(在给水中加氨、已醛肟, 炉水中不再加磷酸盐),表2 是3 号机组与3 号机组进行炉水全挥处理发实验数据进行综合对比。

表二2007年1——3月份数据（全挥发处理实验前）

3．结论

通过分析可以得到以下结论: ⑴饱和蒸汽Na+ 离子含量有明显的下降,最高降幅达到53.78%,最低降幅达到35.14%。⑵炉水电导率有明显的下降,最高降幅达到32.43%,最低降幅达到23.22%。⑶实验全过程平均加氨量为0.0328m3,比炉水磷酸盐处理时高4.79%。⑷炉水pH 值变化不明显。⑸炉水pH 值最低8.94,最高9.27,炉水pH值合格率97.02%。⑹给水铁含量变化不大,且在国家控制标准之内。

在全挥发实验中,过热蒸汽中磷酸盐含量为零,并且水汽系统各指标均达到国家标准。由此可见,炉内全挥发处理是解决高压调速汽门积盐的一个有效手段。