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1、2013/4/8 600MW600MW及以上高参数及以上高参数机组机组 汽轮机积盐汽轮机积盐腐蚀问题分析腐蚀问题分析 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） 主要内容主要内容 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐现状亚临界机组汽轮机积盐现状 二、汽轮机积盐的危害二、汽轮机积盐的危害 三、三、汽轮机积盐原因分析汽轮机积盐原因分析 四、锅炉热化学试验四、锅炉热化学试验及水工况优化研究及水工况优化研究 五、汽轮机积盐的预防措施五、汽轮机积盐的预防措施 六、六、600MW600MW600MW600MW
2、及以上机组低压转子和隔板的腐及以上机组低压转子和隔板的腐 蚀问题蚀问题 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 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。 案案例例1 1 1 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
3、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 30.1mg/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 沉积量（mg/cm2） 沉积率（mg/cm2.a） 调速级 11.56 2.08 1 级 30.10 5.25 3 级 20.11 3.51 5 级 13.43 2.34 7 级 12.28 2.14 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 600MW亚临界机组汽轮机积盐图例图例 高压转子
4、积盐情况高压转子积盐情况 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 600MW亚临界机组汽轮机积盐图例图例 中压转子积盐情况中压转子积盐情况 低压转子积盐情况低压转子积盐情况 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 元素分析元素分析质量百分比含量质量百分比含量% % % % O39.6 Na35.7 P18.4 Fe4.03 Cu1.16 Mo0.373 W0.239 Ca0.200
5、S0.189 Zn0.135 叶片表面垢样分析结果叶片表面垢样分析结果 案例案例2 2 2 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、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 叶片叶片积盐颜色积盐颜色积盐速率积盐速率 mg/(cmmg/(cmmg/(cmmg/(cm2. 2. 2. 2.a)a)a)a) 主要成
6、分主要成分 高压转子第1级浅砖红色5.38/ 高压转子第2级浅砖红色7.9165. 12%Na3 PO4 高压转子第3级 浅砖红色 3.1556. 89%Na3 PO4 高压转子第4级浅砖红色6.90/ 高压转子第5级浅砖红色6.89/ 高压转子第6级浅砖红色5.89/ 高压转子第7级浅砖红色3.48/ 高压转子第8级灰色7.91/ 高压转子第9级灰色9.4573. 04% Na3 PO4、17. 94%Na2HPO4 中压转子第5级灰白色3.1155. 34%Na2 SiO3、18. 94%Na2 CO3、 B B B B厂厂1 1 1 1号机高中压转子积盐速率号机高中压转子积盐速率 案例案
7、例3 3 3 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 。 案例案例4 4 4 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。 一、一、600MW600MW600MW600MW亚临界机组汽轮机积盐亚临界机组汽轮机积盐现状现状 二、汽轮机积盐的二、汽轮机积盐的危害危害 2.12.1 汽轮机积盐将对机组的经济性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。
8、大修前该机组 600MW负荷运行首级压力首级压力为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 (增加约增加约200t/h200t/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。 2.22.2 汽轮机叶片积盐还会引起和加速叶片的腐蚀叶片的腐蚀 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 B B B厂厂3 3 3 3号机低压号机低压5 5 5 5级叶片断裂（腐蚀坑内级叶片断裂（腐蚀坑内氯离子含量
9、氯离子含量1.3%1.3%1.3%1.3%） 二、汽轮机积盐的二、汽轮机积盐的危害危害 2.3 2.3 汽轮机积盐必定存在过热器积盐过热器积盐现象 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。 二、汽轮机积盐的二、汽轮机积盐的危害危害 三、汽轮机积盐三、汽轮机积盐原因分析原因分析 3.13.1 携带机理携带机理分析分析 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
10、 比蒸汽高23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。 水和蒸汽在饱和状态下水和蒸汽在饱和状态下密度与压力密度与压力的对应关系的对应关系 三、汽轮机积盐原因分析三、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
11、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。 三、汽轮机积盐原因分析三、汽轮机积盐原因分析 3.3.2 2 汽轮机汽轮机积盐的过程积盐的过程分析分析 蒸汽溶解盐分
12、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。 三、汽轮机积盐原因分析三、汽轮机积盐原因分析 三、汽轮机积盐原因分析三、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三
13、、汽轮机积盐原因分析 3 3.3.3 汽轮机汽轮机积盐分布积盐分布 典型汽轮机沉积物的分布结构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。 3.3.4 4 汽包的汽包的汽水分离效果汽水分离效果对蒸汽品质的影响对蒸汽品质的影响 （1 1 1 1）汽水分离器的）汽水分离器的数量数量影响汽水分离效果 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
14、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 2 2 2）汽水分离器的）汽水分离器的安装水平和运行状态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 3 3 3）汽包的）汽包的汽水分离装置的缺陷汽水分离装置的缺陷是蒸汽品质差的主要因素 是蒸汽品质差的主要因素之一之一 三、汽轮机积盐原因分析三、汽轮机积盐原因分析 1 1 1 1）汽包汽包夹层焊缝开裂夹层焊缝开裂 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，
15、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。 三、汽轮机积盐原因分析三、汽轮机积盐原因分析 2 2 2 2）汽包顶部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缺陷 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。 波纹板分离器疏水槽与疏水管连接处的焊缝满焊前波纹板分离器疏水槽与疏水管连接处的焊缝满焊前/ / / /后后 三、汽轮机积盐原因分
16、析三、汽轮机积盐原因分析 3.3.5 5 炉水处理工况炉水处理工况对蒸汽品质的影响对蒸汽品质的影响 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。 三、汽轮机积盐原因分析三、汽轮机积盐原因分析 3.3.6 6 机组运行参数机组运行参数对蒸汽品质的影响对蒸汽品质的影响 机组运行参数如负荷（尤其是
