蒸汽含硅高的危害.doc

蒸汽中硅盐含量高对汽轮机的影响与对策一、盐的形成1、汽盐机积盐的种类汽轮机内沉积物含有大量硅盐其含量超过30%，其中氯化钠占22%，其它盐类很少在汽轮机沉积的盐类中，SiO2的增加几乎是与NaCl的含量的减少成比例的SiO2大量沉积的温度，有人认为38060之间2、影响蒸汽带硅的因素硅盐是通过蒸汽带入汽轮机的，而蒸汽中的硅盐是由于以下原因带入：炉运行不正常（如汽水共腾等事故），给水质量不合格，炉水含盐高，至使蒸汽携带的水分中硅盐很高；汽水分离不好，蒸汽大量带水进入汽轮机； 硅在蒸汽中的深解度与炉水含硅浓度、锅炉压力、温度和pH值有关，当锅炉压力不超过4.2MPa，蒸汽含硅主要是机械携带；锅炉压力超过4.2MPa时，蒸汽含硅主要是蒸发携带过热蒸汽溶解二氧化硅的能力更强，蒸汽中由于机械携带而带入的硅，会在过热器中溶于蒸汽，而随着蒸汽在汽轮机里的膨胀，压力和蒸汽过热度均随之下降，而使硅达到饱和点，并在其附近的表面上沉积若因某种原因（如机械携带或炉水起泡沫等），而使蒸汽中的硅含量增多，硅会以固态粉态存在于蒸汽中显然，这些微粒就会在汽轮机的过热区引起磨损，并常常导致喷嘴、叶片以及轮盘的严重损坏这些微粒以高速喷向动叶，磨损作用几乎可与砂轮机的切削作用相比除以启动、停车、变工况或误操作时，会发生比较严重的机械携带外，在正常运行时硅的携带也很难完全避免机械携带的程度主要取决于汽泡压力和蒸发强度：蒸汽带水主要是3.43MPa以下发生；蒸发强度愈高，带水愈严重，汽泡离开水面的逸出的速度在0.06m/s以下时，对蒸汽带水影响不大，但随着速度的增加，蒸汽带水将趋于严重二、积盐的危害 叶片型线，降低汽轮机的效率； 减少了流通面积，使蒸汽流量减小，降低汽轮机的出力；由于积硅，使第一级压力增加，于是增加转子的轴向推力和轴封漏汽，造成汽缸压力过高，同时使第一级的有效焓降减小，进一步降低汽轮机的出力； 由于在叶轮上积盐不均匀，会引起转子不平衡，产生异常振动；积盐会造成化学腐蚀； 由于积盐，产生疲劳腐蚀，引起叶片、喷嘴、轮盘等损坏；如蒸汽中携带有硅酸粉末，会引起叶片、喷嘴等部件的严重磨损三、蒸汽及炉水质量的控制 为防止汽轮机积盐，就应减少蒸汽的带盐量，对锅炉给水及炉水的水质予以控制确定蒸汽质最终标准，主要是控制SiO2这个指标来控制蒸汽质量四、清除硅垢的措施汽轮机发生积盐（积硅）后，首先应除掉水溶性沉积物当SiO2和其它盐类同时在汽轮机内沉积时，冲洗方法为：1、凝结水冲洗法先将汽轮机冷却至120，对于新汽温度为450左右的汽轮机，冷却时间约需要36h，再用6h进行冲洗冲洗后汽轮机需要停车约2d时间 2、饱和蒸汽冲洗法实际上是用湿蒸汽进行冲洗，因为真正的饱和蒸汽并不能达到预期效果冲洗前，先将冲洗蒸汽管上加装冷却器，在汽轮机停车约23h后，再用外部蒸汽把汽轮机汽缸冷却至冲洗蒸汽的温度后用湿蒸汽冲洗半天左右3、化学清洗法用低浓度的不同酸类与缓蚀剂兰5或Ln826按一定配比混合成清洗液，即可对积硅垢的部件进行化学清洗清洗后用低浓度的碱溶液中和清洗，最后再用清水冲洗采用该法时最好请专业化学清洗公司进行，以保安全4、带负荷冲洗叶片冲洗分2个阶段进行准备清洗条件，即控制锅炉燃烧条件和减温水量，以降低蒸汽温度和压力，使汽轮机低压部分的叶片大部分（约85%）处于湿汽区工作然后开始正式冲洗为防止和减少积盐，在汽轮机运行期间对SiO2，pH值、蒸发强度和冷凝水导电度等必须进行连续监视，至少应定期监另外，应在汽轮机监视段（通常装在第1级后）设监视压力表、推力轴承保护装臵等当监视压力表压力升高时，如不属变工况，则表明该级后积垢可能是由于水中胶体硅含量太高，进入汽包内转化为游离硅。由于胶硅粒径较小，为10-910-6m，接近离子直径（10-9m），我们处理系统中的过滤装置对其可能不能完全除去。在化水过程中，离子交换树脂只能去除水中的可溶性离子，比如可溶性的硅酸盐及其他可溶性盐类在离子交换系统中可以绝大部分地去除。但胶硅一般由单分子的正硅酸聚合而成，在水中比较稳定，离子交换树脂无法与其进行离子交换将其去除。虽然含胶硅的水通过离子交换系统时，胶硅含量会有所降低，但这只是通过树脂的机械过滤及吸附作用将其部分去除。而大部分比较顺利地通过阳床、阴床和混床。这部分胶硅无法被硅表测出而进人给水系统。在汽包锅炉内，由于水温很高，而且水的pH值较高，所以给水中溶解态的和胶态的硅化合物进人锅内后都成为溶解态的硅化合物。锅炉水中的硅化合物有一部分是溶解态的硅酸盐，另一部分是溶解态的硅酸（如H2SiO3、H2SiO5、H4SiO4等）从锅炉中送出的饱和蒸汽具有溶解携带效应，蒸汽压力愈高，溶解能力愈大。饱和蒸汽中的硅化合物来源于锅炉水，但饱和蒸汽中硅化合物的形态与锅炉水中硅化合物的形态不一致，因为饱和蒸汽对硅化合物的溶解性是不一样的，它主要是溶解硅酸，对硅酸盐的溶解能力很小。因此，在饱和蒸汽中的硅化合物，绝大部分是H2SiO3、H2Si2O5、H4SiO4等锅炉水中硅化物的形态决定于锅炉水的pH值。在锅炉水中，硅酸与硅酸盐之间处于水解平衡状态： SiO32-+H20HSiO3-+OH- HSiO3-+H2OH2SiO3+OH-由以上的水解平衡来看，当提高锅炉水的pH值时，平衡将向生成硅酸盐的方向移动，使锅炉水中的硅酸减少，因此饱和蒸汽中硅酸的溶解量也随之减少。 所以综合上面的分析，可采取一下方法：1：首先我们应该找到详细的锅炉给水和过热蒸汽的分析数据，如ph，电导率等。如果今天的硅超标的同时给水的ph比较低，在不影响锅炉蒸汽品质的前提下，给水ph还有提升空间，可以尝试将给水ph值尽量提高些，然后再对过热蒸汽进行一次分析，查看二氧化硅的含量。2.建议做一个给水的全硅、游离硅、胶体硅，看看是不是胶体硅含量高。硅垢的形成过程当携带大量硅酸的饱和蒸汽对透平作功，温度、压力迅速降低，变成过热蒸汽时，H2SiO3或H2Si2O5等硅酸会发生失水作用而成为SiO2，在叶片和蒸汽流通叶面上沉积下来。在温度较低时结晶过程缓慢，而且因蒸汽压力和温度的迅速降低，硅酸在蒸汽中的溶解度急剧减小，所以在低温区域SiO2来不及结晶析出，故易呈无定型(非晶体）状态。1、什么是汽轮机积盐？简单说来，汽轮机积盐就是指蒸汽在汽轮机里做功的过程中，其中所含的盐分等杂质析出并沉积在汽轮机的通流部分里。2、汽轮机积盐的原因当含有杂质的的蒸汽进入汽轮机后，由于膨胀做功，蒸汽的压力和温度都不断降低，各种化合物在蒸汽中的溶解度随着压力的降低而减小。当其中某一种能够化合物在蒸汽中的溶解度减小到低于它在蒸汽中的携带量时，该化合物就会在汽轮机的通流部分以固态的型式析出并沉积下来。汽轮机积盐，其根本原因就是蒸汽品质下降，从锅炉出来的饱和蒸汽中往往含有钠盐、硅酸盐等杂质，导致蒸汽纯度下降。如果蒸汽中这些杂质含量过多，就会在过热器和汽轮机通流部分产生积盐。据电厂化学相关专业书籍介绍，蒸汽中携带杂质主要有三种途径：（1）溶解携带：高参数蒸汽也是一种很强的溶剂，对各种物质都有很高的溶解特性。溶解携带就是因溶解作用而携带锅炉给水中某种物质而导致蒸汽纯度下降的现象。经研究表明，饱和蒸汽的溶解特性有两个特点：一是有选择性，二是与锅炉压力有关（压力越高，饱和蒸汽对各种物质的溶解携带量越大）。所谓选择性，是指饱和蒸气对各种物质的溶解能力是有大小差异的，其对硅酸盐的溶解能力最大，对NaOH和NaCL次之。（2）水滴携带：从锅炉汽包出来的饱和蒸汽经常夹带一部分的小水滴，使锅炉水中的钠盐、硅酸盐等杂质成分以水溶液的形式带进蒸汽里。影响饱和蒸汽带水量的因素有：A、锅炉负荷：负荷增加，蒸汽量增加，穿出汽水分界面的蒸汽泡动能增加，从而带出的水滴量也增加；B、锅炉压力：锅炉压力增加，蒸汽密度增加，携带水滴的能力也增加。锅炉压力增加时，炉水表面张力降低，容易生成小水滴。因此锅炉压力增加，蒸汽带水量增加。C、汽包的结构：汽包直径、内部气水分离器的型式等都会对饱和蒸汽带水量形成影响；D、汽包水位：汽包水位过高，蒸汽空间减小，蒸汽带水量增加；E、锅炉水质（3）蒸汽里携带金属腐蚀物正常情况下，锅炉水汽系统的管道、设备也难免不受腐蚀，腐蚀产物进入蒸汽。一般为铁氧化物。3、汽轮机积盐的规律（1）汽轮机的第一级和最后几级一般很少有沉积物，因为第一级中的蒸汽压力和温度都很高，蒸汽对各种化合物的溶解度较大，不会以固态的形式析出。而汽轮机的最后几级中，蒸汽湿度较大，各种化合物在湿蒸汽中的溶解度也较大，且此处蒸汽流速快，具有一定的冲刷能力，因此最后几级也很少有沉积物。（2）在汽轮机的叶片、导叶的背后、叶轮孔等蒸汽流速小的地方，沉积物最多。（3）供热机组和调峰机组的汽轮机内沉积物要少些，因为供热抽汽带走了一部分杂质；而调峰机组负荷变动大，低负荷时汽轮机中的湿蒸汽区扩大，一部分易溶盐类被冲刷掉。（4）NaSO4、Na3PO4、NaSiO3在过热蒸汽中的溶解度较小，因此它们主要在汽轮机的高压级沉积；NaCl和NaOH在过热蒸汽中的溶解度较大，主要沉积在汽轮机的中低压级。（5）硅酸在蒸汽中的溶解度较大，也主要沉积在汽轮机的中低压级。（6）铁氧化物主要呈固态颗粒状，大部分沉积在高压级中。4、蒸汽系统积盐的危害（1）汽机中积盐，说明过热蒸汽中杂质较多，那么再热器、过热器中也必将积盐，造成过热器、再热器管道的换热不良，引起管壁金属蠕变、鼓包，以至爆管；（2）蒸汽系统阀门发生积盐，会造成阀门卡涩。如果造成主汽门、调门等重要阀门卡涩，将会引起重大设备事故；（3）汽轮机积盐，其通流部分由于沉积物的存在，会使蒸汽的流道变小及表面光洁度变差，这不仅会使机组的效率下降，而且会增加推力轴承负荷，加速叶片腐蚀。比如：A、某些化合物会引起汽轮机叶片的应力腐蚀。如微量的有机酸、氯化物、氢氧化钠等物质，蒸汽凝结时会形成腐蚀性环境，所以汽轮机在湿蒸汽区的前几级最容易遭受应力腐蚀，产生裂纹。B、某些化合物能引起汽机零部件的点蚀和腐蚀疲劳。如蒸汽中的氯化物可使汽轮机叶片、喷嘴表面或汽缸产生斑点状腐蚀。C、蒸汽中的固体微粒会引起汽轮机的磨蚀。比如铁氧化物，容易引起调门、第一级喷嘴等的磨损。5、积盐的防治防止蒸汽系统积盐，最根本的方法是保证蒸汽的纯度，主要方法有：（1）尽量减少给水中杂质的含量。（2）调整适当的锅炉排污量，降低炉水杂质含量。（3）在汽包内采用汽水分离装置及蒸汽清洗装置。汽水分离装置是降低蒸汽的水滴携带，蒸汽清洗装置是降低蒸汽的溶解携带。（4）新锅炉在进行化学清洗后要进行蒸汽冲管。（5）选择合理的锅炉补给水处理系统，