600MW及以上机组汽轮机积盐腐蚀问题分析20130405

三、汽轮机积盐原因分析
水和蒸汽在饱和状态下密度与压力的对应关系
三、汽轮机积盐原因分析
在温度超过300℃（压力超过8.59MPa）时，汽相中的浓度大于 液相的物质有氨、二氧化硫、甲酸、乙酸、盐酸、氢氧化铜、氯化 铵、硫酸等； 在温度超过350℃（压力超过16.53MPa）时，汽相中的浓度大于 液相的物质有乙酸铵、硫酸氢铵、硫酸钠； 在温度超过365℃（压力超过19.8MPa）时，汽相中浓度大于液 相的物质有氢氧化钠； 磷酸只有在临界温度时，汽相中的浓度等于液相。 最新研究结果还表明，炉水采用磷酸盐处理时，蒸汽主要以磷 酸分子溶解携带；采用氢氧化钠处理时，蒸汽主要以钠与氢氧根 1： 1的比例溶解携带；采用全挥发处理时，蒸汽主要以氨分子溶解携 带。
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
案例2：
2008 年 5 月 B电厂 1号机大修，发现汽轮机 积盐也非常严重。高压转子第 9 级沉积速率最 高达到了 9.45 mg/(cm2.a) ，主要成分为磷酸三 钠，占73.04%。
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状 B厂1号机高中压转子积盐速率
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
案例1：
2007 年4 月 A 电厂3 号机组大修，对汽轮机进行了检查，发现 汽轮机积盐非常严重，同时低压缸首级叶片和二级叶片存在腐蚀 现 象 。 积 盐 最 严 重 的 是 高 压 缸， 其 第 1 级 叶 片 的 积 盐 量 高 达 Байду номын сангаас0.1mg/cm2，积盐的主要成分为磷酸钠盐，占 94.6% ，其次为Fe3O4 约4.3%，还有少量铜垢，约 1.1%。 高压转子叶片的沉积量如下： 叶片级 调速级 1级 3级 5级 7级 沉积量（mg/cm2） 11.56 30.10 20.11 13.43 12.28 沉积率（mg/cm2.a） 2.08 5.25 3.51 2.34 2.14
四、锅炉热化学试验及水工况优化研究
为解决汽轮机积盐问题，我们对数台600MW亚临界汽 包炉进行了锅炉热化学试验研究和水工况优化试验研究， 对蒸汽品质的影响因素及变化规律进行了考查，从定量角 度确定了蒸汽携带系数、炉水含盐量、机组运行参数等影 响因素的最优控制范围，以达到预定的蒸汽品质控制目 标，实现预防汽轮机积盐的目的。另外还对非磷酸盐处理 方式---氢氧化钠处理和AVT全挥发性处理做了试验研究和探 讨，以期进一步提高蒸汽品质。
三、汽轮机积盐原因分析
3.6
机组运行参数对蒸汽品质的影响
机组运行参数如负荷（尤其是投 AGC 后）、汽包水位和压
力等都会对蒸汽携带产生影响。锅炉的负荷、水位、压力变化太 剧烈时，会使蒸汽大量带水，导致蒸汽品质恶化。 当锅炉汽包的 运行压力超过 18.5MPa 时，蒸汽中的磷酸三钠除机械携带外，开始 被蒸汽溶解携带，压力越高溶解携带越严重。 锅炉热化学试验就是专门针对机组运行参数、化学水工况对 蒸汽品质影响因素的一项试验，通过试验可获得优质蒸汽品质的 机组运行最优参数。
四、锅炉热化学试验及水工况优化研究
4.1 主要试验研究内容
1) 在对传统锅炉热化学试验方法和试验项目进行优化的基础上，制定 了适合于600MW亚临界汽包炉机组的锅炉热化学试验方案。 2) 试验前对水汽系统的主要在线化学仪表的准确性进行了现场检验。 3) 考察了炉水磷酸盐处理工况 (PT)炉水磷酸盐浓度对蒸汽品质的影响。 4) 将炉水处理工况由 LPT转为EPT工况，确定了EPT工况炉水磷酸盐平 衡点浓度，对其它炉水监控指标进行优化。 5) 通过考察机组运行参数（负荷、水位、压力）对蒸汽品质的影响， 优化了机组运行参数。 6) 考察蒸汽的携带系数，确定了蒸汽携带系数控制范围。
三、汽轮机积盐原因分析
2）汽包顶部波纹板分离器疏水槽与疏水管连接处缺陷
波纹板分离器疏水槽与疏水管连接处的焊缝满焊前/后 汽包顶部波纹板分离器疏水槽与疏水管连接处的焊缝没满焊，只进行 了点焊，这会导致波纹板分离器的疏水直接进入汽空间，从而导致饱和蒸 汽的含盐量增大。
三、汽轮机积盐原因分析
3.5 炉水处理工况对蒸汽品质的影响
四、锅炉热化学试验及水工况优化研究
7) 为达到预定的饱和蒸汽钠含量期望控制范围，对数台 600MW亚 临界汽包炉进行了水工况优化试验，并进行了炉水氢氧化钠处理 工况和AVT全挥发性处理工况的现场应用研究。 8 ）现场指导相关机组的大修化学检查，直观地寻求提高汽包汽水 分离效果的汽包检修工作。 9) 对试验机组大修前后、试验前后蒸汽品质的对比分析 。
三、汽轮机积盐原因分析
3.4 汽包的汽水分离效果对蒸汽品质的影响
（1）汽水分离器的数量影响汽水分离效果 上述几台锅炉型号均为HG-2023/17.6-YM4 型锅炉 ，该汽包旋风 分离器数量只有 110个，是常规600MW机设计数量（ 200个）的一 半，使单个旋风分离器的负荷相对过重, 汽水分离效果相对较差。 （2）汽水分离器的安装水平和运行状态 旋风分离器在运行过程中发生倾斜或倾倒，使第一级汽水分 离失去了应有的功能，蒸汽严重带水使蒸汽的含盐量增加。 （3）汽包的汽水分离装置的缺陷是蒸汽品质差的主要因素之一
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
600MW亚临界机组汽轮机积盐图例
高压转子积盐情况
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
600MW亚临界机组汽轮机积盐图例
中压转子积盐情况
低压转子积盐情况
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
叶片表面垢样分析结果 元素分析 O Na P Fe Cu Mo W Ca S Zn 质量百分比含量% 39.6 35.7 18.4 4.03 1.16 0.373 0.239 0.200 0.189 0.135
三、汽轮机积盐原因分析
3.2 汽轮机积盐的过程分析
蒸汽溶解盐分的能力是由蒸汽的参数 (压力、温度 ) 决定的， 参数越高的蒸汽溶解盐分的能力越强，相反则越低。当高参数的蒸 汽在汽轮机中不断做功后参数降低，蒸汽中原先溶解的盐分析出并 附着在叶片表面, 就形成了积盐。 同时，热力系统中由于破损和氧化而脱落下来的金属和金属 氧化物在机械携带的作用下，随工质流动，最后附着在叶片表面， 也同样会形成叶片积盐。 积盐一旦形成，叶片表面附着盐分的速度将较光洁叶片大大 增加，叶片工况迅速恶化。
叶片 高压转子第1级 高压转子第2级 高压转子第3级 高压转子第4级 高压转子第5级 高压转子第6级 高压转子第7级 高压转子第8级 高压转子第9级 中压转子第5级 积盐颜色 浅砖红色 浅砖红色 浅砖红色 浅砖红色 浅砖红色 浅砖红色 浅砖红色 灰色 灰色 灰白色 积盐速率 [mg/(cm2.a)] 5.38 7.91 3.15 6.90 6.89 5.89 3.48 7.91 9.45 3.11 主要成分 / 65. 12%Na3 PO4 56. 89%Na3 PO4 / / / / / 73. 04% Na3 PO4、17. 94%Na2HPO4 55. 34%Na2 SiO3、18. 94%Na2 CO3、
三、汽轮机积盐原因分析
盐类在汽轮机沉积的物理化学过程
三、汽轮机积盐原因分析
3.3 汽轮机积盐分布
典型汽轮机沉积物的分布结构
其中，铜的氧化物、 硫酸盐、钠盐在高压缸的分布较多；铁的氧化物在高、中压缸分布较 多，在低压缸的区域内的分布随蒸汽比容的增加而逐渐降低；硅的沉积物主要集中在低压缸，随着蒸 汽比容的增大，沉积物逐渐增多。
在过热器中，蒸汽中的磷酸三钠容易变成饱和溶
液而析出。当蒸汽流经过热器发生降压后，因 Na3PO4的 溶解度降低，蒸汽中的 Na3PO4因超过其溶解度而析出， 导致过热器积盐。 广东妈湾电厂 2号机组因为过热器积盐过多造成爆 管。
三、汽轮机积盐原因分析
3.1 携带机理分析
不纯物质会通过机械携带和溶解携带进入蒸汽。 机械携带以微小液滴的形式进入蒸汽，由于炉水的含盐量通常 比蒸汽高2～3个数量级，因此，当机械携带率略有偏高时，便会较 大程度的影响蒸汽品质。机械携带率主要受汽包汽水装置的分离性 能、汽包水位、汽包压力、机组负荷及其变化速率等因素的影响。 盐类的溶解携带量主要与盐类的汽水溶解特性、炉水的温度、 压力、化学水工况、汽水品质等因素相关。600MW亚临界机组与其 他机组相比蒸汽盐类的携带量更大，主要原因是机组参数提升至临 界附近，汽水的理化性质更为接近。
三、汽轮机积盐原因分析
3.7
原控制标准值过高
对A 厂3号机组投产以来的蒸汽质量进行了分析，结果表明，蒸汽含钠
量多数情况下在5.0μg/㎏～10.0μg/㎏范围内，符合GB/T12145—1999《火力发 电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中的蒸汽含钠≤10μg/㎏的规定。统计4年 的主蒸汽含钠量的合格率为95. 9%。 由此看出，如果按照 GB/T12145— 1999《火力发电机组及蒸汽动力设备 水汽质量》中蒸汽钠含量小于 10μg/ ㎏的标准进行控制，已经不满足 600MW 亚临界机组对蒸汽品质的要求。而美国EPRI 标准中规定蒸汽的含钠量应控制 在3.0 μg/ ㎏以下，期望值应为 1.0 μ g/ ㎏。新版国标 GB/T12145—2008已将蒸 汽钠含量标准修订为小于5μg/㎏进行控制。
二、汽轮机积盐的危害
2.1 汽轮机积盐将对机组的经济性产生显著影响 A电厂3号机自2001年9月投产，至2007年4月14日 停 运 大 修 ， 累 积 运 行 共 42934 小 时 。 大 修 前 该 机 组 600MW负荷运行首级压力为13.39MPa，比投运初期额定 工况时的11.85MPa高1.54MPa，满负荷运行额定蒸发量 (增加约200t/h)和锅炉煤耗也相应地增加。 大 修 后 首 级 压 力 降 为 12.62MPa ， 比 修 前 降 低 0.77MPa。
三、汽轮机积盐原因分析
1）汽包夹层焊缝开裂
汽包夹层焊缝开裂或有砂眼，导致部分汽水混合物没有经过旋风 分离器分离而直接进入汽空间，引起饱和蒸汽含盐量升高，最终导致 过热器、汽轮机积盐。 A厂汽包夹层共 20道焊口，其中有 17道焊口出现裂缝，最长的超 过500mm,大部分已基本贯通，另外夹层钢板还有砂眼。
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
汽轮机积盐作为影响机组安全经济运行的重要因 素之一，一直是业内关注的重点问题。近年来，随着 高参数大容量机组的不断投入运行，汽轮机积盐问题 带来的危害越来越显著，已经成为热点问题。 600MW 亚临界汽包机组作为国内主力发电机组， 近年来已有数台在大修期间发现了严重的汽轮机积盐 现象，这是造成机组出力和热效率下降的主要原因。
一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状
案例3：
2009年3月C电厂2号机大修，发现汽轮机积 盐非常严重。高压转子第9级积盐量达到了 29.1mg/cm2 ，第4级高压隔板达到 37.5mg/cm2 。
案例4：
D 电厂 1 、 2 号机组也是哈锅强制循环汽包 炉，蒸汽钠波动大，经常发生短期超标现象， 存在汽轮机积盐可能性。
600MW及以上高参数机组 汽轮机积盐腐蚀问题分析
华北电力科学研究院有限责任公司 化学环保研究所 李永立 （13671030695、010-88071450） 2013/4/8
主要内容
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一、600MW亚临界机组汽轮机积盐现状 二、汽轮机积盐的危害 三、汽轮机积盐原因分析 四、锅炉热化学试验及水工况优化研究 五、汽轮机积盐的预防措施 六、600MW及以上机组低压转子和隔板的腐 蚀问题
二、汽轮机积盐的危害
2.2 汽轮机叶片积盐还会引起和加速叶片的腐蚀 A电厂 3号机大修检查发现低压缸首级和二级叶片有 腐蚀坑点，主要是由于蒸汽含盐高，在蒸汽作功后的初 凝区（干湿蒸汽交替区）含盐量大引起的腐蚀。
B厂3号机低压5级叶片断裂（腐蚀坑内氯离子含量1.3%）
二、汽轮机积盐的危害
2.3
汽轮机积盐必定存在过热器积盐现象
不同的炉水处理方式对蒸汽品质的影响很大。炉水采用磷酸 盐处理，蒸汽总要按炉水中的磷酸根浓度以一定比例携带盐类杂 质。当锅炉汽包压力较高时，磷酸盐的溶解携带更严重。 600MW亚临界机组锅炉炉水处理方式多采用磷酸盐加药处 理，炉水中磷酸三钠应控制在一定范围内。如果偏离范围（高磷 处理方案），也会导致蒸汽钠含量严重超标。 炉水采用AVT全挥发性处理或氢氧化钠处理时，炉水含盐量 大大降低，蒸汽对盐类的携带量大大减少。