1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 化学560首次大修的 600MW 汽轮机积盐的检查和诊断王涛英 徐军锋 郭包生 赵 锋 韩志远（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 内蒙古 呼和浩特 010206）【摘 要】对汽轮机转子叶片进行检查，发现高压转子叶片和部分中压转子叶片上的积盐厚达 0.7mm，元素分析和物相分析说明，积盐主要成分是磷酸钠盐和硅酸钠盐。对汽包内汽水分离装置进行了全面检查和检修，提出了可能导致积盐的几个因素，结合热化学试验，对 1 号机组提出整改措施，大修启动后饱和蒸汽钠含量较大修前降幅约 15.5%。【关键词】大修 叶片 汽轮机 积盐 1 引言随着我国汽轮
2、机设计、加工等技术的发展和提高，汽轮机叶片因共振而引发的叶片断裂事故的比例逐渐下降，而其它因素（如蒸汽品质不良） ，使汽轮机高压过渡区工作的叶片表面盐类沉积，产生化学的点腐蚀，导致汽轮机叶片事故发生的比例逐渐上升。汽轮机参数越高，积盐的危害就越大。蒸汽压力越高，蒸汽的比体积就越小，在高参数级的蒸汽流通截面也就越小。因此，即使在汽轮机中沉积少量的盐类，也会使汽轮机的效率和出力显著降低，轴向推力增大，影响汽轮机的安全经济运行。2 某厂 1 号汽轮机及其积盐情况某厂 1 号机组是日立公司生产，型号为 TC4F-40，亚 临 界 、 中 间 再 热 、 单轴三缸、双背压四排汽、凝 汽 式 机 组 。
3、所 有 级 均 为 冲动式结构，最大连续出力 600MW，最 大 的 功 率 是668.2MW， 额 定 工 况 下 热 耗 7762kJ/kWh， 从 机 头 端 往 电 机 端 看 为 逆 时 针 转 向 。 高压转子有 9 级叶片，中压转子有 5 级叶片，低压转子有 227 级叶片，总共 42 级叶片，末级叶片长度为 1016mm。通流部件简介：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 化学561某厂 1 号机组 2003 年 6 月 9 日经过 168 小时后投产运行，经历 3 次小修，期间汽轮机本体检修主要是对各轴瓦进行检查。2008 年 5 月 1 日 1 号机组进行
4、第一次常规性大修，对汽轮机高中低压缸进行了全面解体检查。解体后发现高中压转子及隔板的流道严重积盐，厚达 0.7mm。部分转子叶片的积盐情况见下列照片：高压转子第 2 级叶片积盐照片 高压转子第 3 级叶片积盐照片全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 化学562高压转子第 8 级叶片积盐照片 中压转子第 5 级叶片积盐照片3 叶片积盐状况分析3.1 积盐厚度转子及隔板的积盐基本分布在叶片背弧面、弧面、叶轮上，其中叶片背弧面积盐较厚。高中压转子叶片积盐厚度见下图：0.300.70 0.70 0.700.50 0.500.150.70 0.700.000.100.200.300.4
5、00.500.600.700.801级 2级 3级 4级 5级 6级 7级 8级 9级高 压 转 子 叶 片 (背 弧 )积 盐 示 意 图积盐厚度(mm)0.06 0.080.100.15 0.150.000.050.100.150.201级 2级 3级 4级 5级中 压 转 子 叶 片 (背 弧 )积 盐 示 意 图积盐厚度(mm)图中显示高压第 7 级积盐的厚度最小，其主要原因是一段抽汽口设置在高压第 6、7 级间，造成蒸汽压力、温度、流量在此变化后引起第 7 级叶片积盐厚度减小。3.2 积盐速率积盐速率mg/(cm 2.a)积盐量(mg/cm 2)8760(h/a)/两次大修间隔（h）
6、 ，详见下表：叶片 积盐颜色 积盐速率 叶片 积盐颜色 积盐速率高压转子第一级 浅砖红色 5.38 高压转子第二级 浅砖红色 7.91高压转子第三级 浅砖红色 3.15 高压转子第四级 浅砖红色 6.90高压转子第五级 浅砖红色 6.89 高压转子第六级 浅砖红色 5.85高压转子第七级 灰白色 3.45 高压转子第八级 灰色 7.90高压转子第九级 灰色 9.45 中压转子第五级 灰白色 3.113.3 积盐成分在高中压转子部分叶片及隔板采集到大约 36g 积盐，对积盐用 X 射线荧光光谱法做元素分析，全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 化学563用 X 射线衍射法做物相
7、分析。分析结果如下：高压叶片第 2 级的浅砖红色盐垢主要元素有52.2%O、27.4%Na、14.3%P、5.45Fe、0.572Al, 主要成分是65.12Na 3PO4、24.33Na 4.55Fe(PO4)2H0.45O、10.55FeH 4P2O8。高压叶片第 3 级的浅砖红色盐垢主要元素有44.3%O、31.3%Na、16.8%P、6.43Fe、0.653Al、0.402%Cu、0.110%Mn，主要成分是56.89Na 3PO4、25.61Na 4.55Fe(PO4)2H0.45O、17.5FeH 4P2O8。高压叶片第 8 级的灰色盐垢主要元素有47.1%O、31.6%Na、14
8、.0%P、1.94Fe、1.37Cu、1.10Al、0.814Si、0.794Cl、0.673Mo、0.536S，主要成分是73.04Na 3PO4、17.94Na 2HPO4、2.68Fe 3O4、4.97AlPO 4、1.37Cu。中压叶片第 5 级的灰白色盐垢主要元素有51.2%O、29.1%Na、12.7%Si、1.71%Fe、1.36%P、0.819Cl、0.817%Mo、0.746%S、0.647%Al、0.569%C、0.313%Cu, 主要成分是 55.34%Na2SiO3、20.45C 3H6O26SiO 2、18.94% Na 2CO3、5.27%Fe 3O4。从上述分析结
9、果可以看出：3.3.1 汽轮机高压转子叶片积盐的主要成分是磷酸钠盐，原因是磷酸钠盐在蒸汽中的溶解度最小，所以最先析出。3.3.2 汽轮机中压转子叶片积盐的主要成分是硅酸钠盐，原因是硅酸钠盐的溶解度要大一些，往往沉积在汽轮机的中压级内。3.3.3 在汽轮机各级中都存在铁的氧化物。3.4 积盐的一般原因积盐在汽轮机转子叶片表面的沉积与蒸汽污染有关，蒸汽污染的主要原因是机械携带和溶解携带。机械携带是指炉水中的各种杂质以水溶液的状态带入蒸汽中。汽包中水滴的形成有以下三种形式：a.蒸汽泡破裂形成水滴；b.机械运动撞击而形成水滴；c.当炉水中存在有机物、细小悬浮物、水渣和碱性物质时，易产生泡沫，泡沫破裂产
10、生小水滴。上述过程产生的水滴都具有一定的动能，能飞溅，当自身的重力大于摩擦力、浮力时，会下降；当自身的重力小于摩擦力、浮力时，会随蒸汽流上升，带出汽包，这些水滴中又溶解了许多炉水中含有的钠盐、硅化合物等杂质。这些杂质被带入蒸汽后，对蒸汽产生了污染。蒸汽的溶解携带是因为蒸汽有溶解某些物质的能力，一般来说，蒸汽的压力越高，蒸汽的溶解能力就越强，特别是对硅酸，具有较强的溶解能力，因此饱和蒸汽中溶解了某些炉水中的杂质，这种饱和蒸汽因盐类溶解而携带炉水中某些物质的现象，叫做蒸汽的溶解携带。溶解携带有以下两个特点：a.有明显的选择性，即溶解物质的能力有很大差异，也称选择性携带；b.溶解携带量随锅炉压力增大
11、而增大。4 汽轮机积盐的原因分析全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 化学5644.1 1 号锅炉汽包的连排管位置较二、三、四期的锅炉偏高，其中 1 号炉连排管低于正常水位线88 mm，二期低于正常水位线 254 mm，三、四期低于正常水位线 200 mm。导致 1 号锅炉从连排出来的炉水是汽水混合物，排污效果差，不利于炉水中含盐量的降低，影响蒸汽品质。4.2 1 号炉汽包顶部波纹板汽水分离器以下的焊缝总长度约为 160 米，共 22 道焊缝，开裂 5 道，开裂焊缝长度总共 2 米，其中 1.2 米位于水位线以上，导致汽水混合物进入汽包蒸汽空间的饱和蒸汽中，造成饱和蒸汽的机械
12、携带量增大。4.3 2006 年 10 月的 1 号炉小修发现：汽包顶部用于收集分离出来的残余水分的疏水槽与疏水管连接处的焊缝没焊接完整，只进行了点焊，这会导致饱和汽流从没焊接完整的焊缝漏过，导致从汽包顶部波纹板分离器分离出来的残余水分被上升的饱和汽流带走，从而降低了汽包顶部波纹板分离器的汽水分离效率，导致饱和蒸汽的机械携带量增大。4.4 1 号锅炉汽包及其旋风分离器规格与二、三、四期锅炉基本相同，但旋风分离器数量只有 110个，远少于二、三、四期的 194 个。因此由于 1 号炉旋风分离器数量少，单个旋风分离器的出力约是二、三、四期的 2 倍，单个旋风分离器的负荷相对过重，汽水分离效果变差，
13、导致蒸汽携带炉水。5 采取的几个处理措施：5.1 对 1 号炉汽包夹层开裂的焊缝进行了焊接。5.2 对 1 号炉汽包的 24 个疑似渗漏点进行了补焊。5.3 2007 年 12 月化学专业提出把炉水 pH 值控制在 9.109.30，炉水电导率控制在1015S/cm。2008 年 5 月华北电科院对 1 号机组完成的热化学实验报告中提出为保证蒸汽品质，防止出现磷酸盐隐藏现象，炉水采用平衡磷酸盐处理工况，将炉水磷酸盐浓度控制在 0.55mg/L 以下，适当的时候可以加氢氧化钠调节炉水 pH 值在 9.009.30。5.4 过热器存在钠盐沉积可能，加装过热器反冲洗管道系统，利用本次大修机会对过热器
14、进行了反冲洗。6 结束语通过对 1 号汽轮机叶片积盐的成分分析和检查，沉积物主要是磷酸钠盐和硅酸钠盐，还有少量铁的氧化物。汽包存在夹层焊缝开裂和旋风分离器数量偏少、汽水分离效率差等问题和特点应该是积盐的主要原因，经过大修补焊和调节炉水工况，1 号机组大修启动后，在相同的炉水品质工况下，饱和蒸汽钠含量与大修前相比，下降约 15.5%。但是，饱和蒸汽钠含量下降的幅度没有达到预期效果。参考文献：1 乐长义，周新雅. 600MW 火电机组运行技术丛书.锅炉分册，中国电力出版社，2000 年 1 月第一版。2 陈永平，郭包生，韩志远，潘惠，曹海. 强制循环汽包炉蒸汽钠含量超标问题的解决和探讨。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 化学5653 电力工业技术监督标准汇编，中国电力出版社。作者简介：王涛英（1980） ，女（汉族） ，助理工程师，在内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司发电部从事电厂化学化验工作。2003 年长沙理工大学化学系电厂化学专业毕业，学士学位。地 址：内蒙古呼和浩特市托克托县燕山营乡 邮 编：010206联系电话：13848122560，email：w angtaoying_
