亚临界和超临界机组蒸汽系统积盐特征表现

王溪墨

摘 要：基于多台亚临界和超临界机组蒸汽系统积盐情况监督检测，本文分析了影响盐类物质在蒸汽系统沉积的因素和积盐特征分布规律，分析了各级叶片和隔板积盐情况，对垢成份进行了测定，对积盐情况进行了评价，并对积盐原因进行了分析。

关键词：火力发电；机组；蒸汽系统；积盐；案例；分析

亚临界和超临界机组是火力发电厂的主力机组[1]，其安全、经济和可靠运行关系着电力生产和输送系统的安全。在化学技术监督工作中，发现多台机组存在较严重的积盐和腐蚀情况，造成机组出力和热效率下降，严重影响了汽轮机的安全经济运行[2]。因此，需要分析火力发电机组蒸汽系统积盐特征规律和影响因素，以采取有效措施预防和减轻蒸汽系统积盐，改善机组运行工况，提高机组运行的安全性和可靠性，同时为专业人员提供有意义的参考。

1 盐类物质沉积原因及规律分析

1.1 过热器内的盐类沉积

当饱和蒸汽被加热成过热蒸汽时，其中的杂质在过热器中会发生两种情况：当饱和蒸汽中某种物质的携带量大于该物质在过热蒸汽中的溶解度时，该物质就会沉积在过热器中；反之，如果飽和蒸汽中某种物质的携带量小于该物质在过热蒸汽中的溶解度，那么该物质就会完全溶于过热蒸汽而带往汽轮机[3]。

（1）硫酸钠和磷酸钠（Na2S04、Na3P04）在饱和蒸汽中，只有水滴携带的形态。这两种盐类在高温水中水温愈高，其溶解度愈小[4]。在过热器内由于小水滴的蒸发，它们容易变成饱和溶液，由于该饱和溶液的沸点比过热蒸汽的温度低得多，故它们在过热器内会进一步蒸干而析出结晶。所以当它们在饱和蒸汽中的含量大于在过热蒸汽中的溶解度时，就可能沉积在过热器内。

（2）氢氧化钠（NaOH） 在水中的溶解度非常高，水温愈高，其溶解度也愈大；而NaOH饱和溶液的蒸汽压力都很低，最大值仅为O.059MPa，所以在过热器内，蒸汽携带的水滴被蒸发时，水滴中的NaOH不可能从溶液中以固相析出，只能形成浓度很高的NaOH液滴。

（3）氯化钠（NaCl）在过热蒸汽中的溶解度很大，远大于饱和蒸汽所携带的NaCl总量，所以它一般不会沉积在过热器中，而是溶解在过热蒸汽中，带往汽轮机。

（4）饱和蒸汽携带的硅酸（H2Si03或H4Si04）在过热蒸汽中会失水变成SiO2，因为SiO2 在过热蒸汽中的溶解度很大，而且饱和蒸汽所携带的硅酸总量总是远远小于它在过热蒸气中的溶解度，所以饱和蒸汽中的水滴在过热器内蒸发时，水滴的硅酸全部转入过热蒸汽中，不会沉积在过热器中。

因此，对于超高压及亚临界压力的锅炉，过热器中盐类沉积物较少，因为这种锅炉的过热蒸汽溶解杂质的能力很大，饱和蒸汽中的杂质大都转入过热蒸汽中而带往汽轮机。

1.2 盐类在汽轮机内的沉积

1.2.1 形成过程

锅炉过热蒸汽中的杂质一般有以下几种形态：一种是呈蒸汽溶液，这主要是硅酸和各种钠化合物；另一种呈固态微粒状，这主要是没有沉积下来的固态钠盐以及铁的氧化物。过热蒸汽的杂质大都呈第一种形态，后两种形态的量通常是很少的。过热蒸汽进入汽轮机后，这些杂质会沉积在它的蒸汽通流部分[6]。

汽轮机内形成沉积物的过程主要是：带有各种杂质的过热蒸进入汽轮机后，由于压力和温度降低，钠化合物和硅酸在蒸汽中溶解度随压力降低而减小。当其中某种物质的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量时，该物质就会以固态析出，并沉积在蒸汽通流部分。此外，蒸汽中那些微小的NaOH浓缩液滴以及-些固态微粒，也可能站附在汽轮机的蒸汽通流部位，形成沉积物。

（1）钠化合物主要有Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3、NaCl和NaOH等，它们随过热蒸汽带入汽轮机后，其在过热蒸汽中的溶解度随着蒸汽压力的下降而迅速减小。因此，在汽轮机中，当蒸汽压力稍有降低时，它们在蒸汽中的含量就会超过其溶解度，并开始从蒸汽中析出。其中，Na2SO4、Na3PO4及Na2SiO3等的溶解度较小，最先析出，在汽轮机的高压级即开始沉积；NaCl、NaOH等的溶解度较大，主要沉积在汽轮机的中压级。

（2）硅酸

硅酸在蒸汽中的溶解度较大，因此，当汽轮机中蒸汽的压力降到较低时，才能从蒸汽中析出。因此，它们主要在汽轮机的中压和低压级内沉积，并且在低压级中的沉积量最大。

硅酸在汽轮机中以Si02的形式从蒸汽中析出，所形成的沉积物不溶于水，质地坚硬，并且常有不同的结晶形态。

（3）铁的氧化物

铁的氧化物主要以固态微粒状存在于过热蒸汽中，它们在汽轮机各级中都可能沉积，沉积情况主要与微粒的大小、蒸汽流动工况及蒸汽通流部位金属表面的粗糙程度有关，但在汽轮机各级中的沉积量相当。因此，一般情况下，在蒸汽压力较高的部位，沉积物中铁氧化物的含量较高，因为此处蒸汽中其他物质的沉积量较小。

随过热蒸汽进入汽轮机的杂质，并不是全部沉积在汽轮机内。因为，从汽轮机排出的蒸汽，尽管参数很低，但仍然具有溶解微量物质的能力，而且排汽中含有的湿分也能带走一些杂质。

1.2.2 杂质在汽轮机中的沉积物分布规律

（1）不同级中沉积物量不一样。在汽轮机中除第一级和最后几级积盐量极少外，低压级的积盐量总是比高压级的多些[7]。

在汽轮机最前面的一级中，由于蒸汽参数仍然很高，而且蒸汽流速很快，杂质尚不会从蒸汽中析出或者来不及析出，因此往往没有沉积物。在汽轮机的最后几级中，由于蒸汽中己含有湿分，杂质就转入湿分中，且湿分能冲洗掉汽轮机叶轮上已析出的物质，所以在这里往往也没有沉积物。

（2）不同级中沉积物的化学组成不同。一般来说，汽轮机高压级中的沉积物主要是易溶于水的Na2 SO4、Na3 PO4 及Na2 SiO3等；中压级中的沉积物主要是易溶于水的NaCl、Na2 CO3和NaOH等，这里还可能有难溶于水的钠化合物，如Na2O·Fe2 03 · 4SiO2和NaFeO2等；低压级中的沉积物主要是不溶于水的SiO2。

铁的氧化物（主要是Fe3 O4，部分是Fe2 O3）在汽轮机各级中（包括第一级）都有沉积。通常在高压级的沉积物中，它所占的比率要比低压级多些。实际上，往往沉积在各级中铁的氧化物的质量大致相同，但因低压级中沉积物的量增加，所以铁的氧化物所占的百分率在减少。

（3）在各级隔板和叶轮上分布不均匀。汽轮机中的沉积物不仅在不同级中的分布不均匀，即使在同一级中，部位不同，分布也不均匀。例如，在叶轮上叶片的边缘、复环的内表面、叶轮孔、叶轮和隔板的背面等处积盐量往往较多，这可能与蒸汽的流动工况有关。

2 结论

盐类物质在火力发电机组蒸汽系统内的沉积具有明显的规律性[8]，通过分析汽轮机各级叶片上沉积物的成份，可以判断机组在运行周期内水汽质量控制情况和机组运行调整情况，分析影响水汽质量的因素，从而为化学技术监督检测人员认真监控水汽质量，合理进行炉水、循环水、给水以及生产回水的处理和运行控制提供科学的参考。

参考文献

[1]王涛英，徐军锋，郭包生，等.600MW汽轮机在首次大修中的积盐检查[J].华北电力技术，2009，增刊（1）：46-48.

[2]张科志.滇东电厂汽轮机高压静叶积盐问题分析及处理[J].电力建设，2009，30（1）：102-103.

[3]宋丽莎，苏世革.汽包锅炉热化学试验的必要性和实效性探讨[J].热力发电，2008，37（1）：97-100.endprint