蒸汽品质对汽轮机的影响

蒸汽品质对汽轮机的影响

王丁丁

大唐南京发电厂 210046

摘要：如果进入汽轮机的蒸汽中含有杂质，蒸汽在汽轮机内冷凝后会产生具有一定腐蚀程度的水滴或沉积物会对设备产生腐蚀，影响汽轮机的效率。本文主要主要介绍了汽轮机的基本机构、蒸汽品质对汽轮机的影响以及如何改善蒸汽品质。

关键词 蒸汽；汽轮机；杂质

一、汽轮机的基本概括

世界上第一台汽轮机诞生于十八世纪末由瑞典科学家研制成功，主要用在电站、船只中。而中国的第一台汽轮机诞生于十九世纪中期产地来自上海，容量为6MW虽然机组容量小但是弥补了我国没有汽轮机的空白。根据其工作原理可以分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机，汽轮机还有另外一个名字叫做蒸汽透平(steam turbine)，它是将热能转变为机械能的一种设备。主要是利用锅炉输送过来的过热蒸汽，然后通过喷嘴的作用推动汽轮机做功带动发电机进行发电。汽轮机的结构主要由本体、调节系统以及保护系统构成，其中主要部件包括转子和静子。转子指的是汽轮机的轴、轴上的叶轮、以及动叶片和连接的联轴器等，静子指的是进汽口、内外缸、隔板套和隔板、还有轴承和轴封。

从汽轮机的诞生到目前为止汽轮机在使用过程中仍然面临一定的问题，汽轮机漏气和内外缸变形是目前遇到最多的问题，偶尔也会发生大轴弯曲的事故。汽轮机漏气与其制造的工艺和运输的方式有一定的关系，除次之外还与其运行的方式有关例如负荷的突然变高或者变低都会对汽轮机造成一定的影响。汽轮机从出现到目前为止为电力和工业的发展提供了强有力的支持，从最开始的小机组3.67千瓦到现在的几千兆瓦曾长了几万倍汽轮机的装机容量在不断地更新。从目前来看汽轮机发展最大的问题就是材料问题，根据国外科学家的研究报告可以看出预计到2025年全球汽轮机市场规模可达到235.41亿美元并且以4.5%的增长速度增加。

二、蒸汽品质对汽轮机的影响

给水在锅炉中加热以后变成饱和蒸汽然后进入过热器进行下一步的加热加热成为过热蒸汽以后送入汽轮机。在此过程中饱和蒸汽在进入过热器的时候会带有一定的杂质，这些杂质通常是一些盐类物质。伴随着饱和蒸汽的流动一部分积累在过热器中另外一部分伴随着过热蒸汽进入汽轮机中。经过研究分析可得到留在过热中的杂质通常为盐类物质，留在汽轮机中的杂质主要为硅的化合物。常见得化合物为二氧化硅，该化合物不易溶于水会附着到汽轮机的零部件上，会影响汽轮机的效率和机组的安全运行，因此在机组运行过程中要注意蒸汽的品质，查明蒸汽品质不合格的原因时刻监视杂质在机组内的沉积量。除此之外汽包中水量的多少会对进入过热器中的饱和蒸汽所携带的水量有一定的影响以及锅炉负荷的变化和锅炉压力对蒸汽带水的影响如下：

(一)性能降低

进入汽轮机的杂质首先会有一部分附着于高压缸中，然后进入中低压缸。如果杂质附着到高压缸的喷嘴壁面就会减少喷嘴的喷气量对蒸汽的流速起到一定的阻碍作用。研究表大约在75-85pm的沉积将会使高压缸通流区的蒸汽流速降低1%左右。举个例子某电厂汽轮发电机总功率为1000兆瓦，其每一年大概要使用230万吨煤。要是热效率可以提高1%，一年就可以节约6万吨煤所以汽轮机的发展一直备受关注。因为像硅化物这样的沉积物质在机组运行中气流是无法将其冲走，如果杂质过多就需要对其进行检修、研磨严重的时候还需要对其进行更换。一旦硅化物进入到喷嘴以及动静叶片等表面将会对其进行侵蚀，影响到汽轮机气体的流动性能，从而使汽轮机的性能下降增加了汽轮机的汽耗量。。

(二)腐蚀

饱和蒸汽和过热蒸汽中的蒸汽附着物在汽轮机里边温度降低发生凝结后会形成小水滴等硅化物。这些小水滴和附着物会对零部件造成腐蚀，这种腐蚀正常情况下发生在冷蒸汽开始凝结的地方及其左右一点的地方。金属及蒸汽温度接近腐蚀物熔点的部位。附着物杂质要是固体颗粒物的话会损坏汽轮机的汽门、喷嘴、叶片等部位。汽轮机前几级叶片也会受到相应的腐蚀；腐蚀最为严重的应该是汽轮机的末级叶片。

(三)其他

除了以上两种情况之外杂质也有可能进入到滑动零件的配合间隙处，例如阀门的阀杆之间如果进入以后有可能会造成阀门的卡涩导致阀门无法正确调节。如果要是发生在喷嘴的高杂质落到了动业上可能会对动业产生腐蚀，此种况容易发生在高压差运行中的高压缸第一级动叶上边。

三、如何改善蒸汽品质

饱和蒸汽中的杂质从根源来看主要来自锅炉中的给水，因此要改善蒸汽的品质就要减少或者防止蒸汽在流通部位有附着物积盐产生。为了减少积盐的存在主要是要应减少锅炉水中杂质的含量和减少蒸汽的带水量以及降低杂质在蒸汽中的溶解量。主要从以下几个方面展开:

（一）减少进入汽轮机蒸汽中的杂质

要想减少进入汽轮机蒸汽中的杂质，减少热力系统的汽水损失，可以适当降低进入汽包的补给水量。利用化学工艺方法将给水从源头上减少给水中的杂质。除此之外还应该防止凝汽器漏泄，以免汽轮机凝结水被冷却水污染。采取给水和凝结水系统的防腐措施，减少给水中的金属腐蚀产物。对于新安装的锅炉在启动前应进行化学清洗，以除去锅内黏附的氧化铁、腐蚀产物、焊渣和硅化物等杂质，以减少启动后露水中各种杂货的含量，使蒸汽品质较快达到合格

2. 锅炉排污

科学合理地对锅炉进行排污工作。排污的方式主要由两种分别是定期排污能够排出锅水中的水渣以及沉淀物另外一种方式是连续排污这种方法可以减少锅炉给水的的含盐量、含硅量。因此相关工作人员在进行排污的时候要严格执行各项规章制度以保证给水的品质。

2. 汽包内部装置

汽包水位的多少也会影响给水的品质因此运行人员应严格对汽包水位监视与调整。严格保证汽包水位零位，根据规定汽包的零位位于汽包中心线下15cm处。为了减少汽包水位过高导致蒸汽带水，造成蒸汽品质恶化要求汽包水位变化范围不能过大。

四、调整锅炉运行工况

根据锅炉的运行实际情况对其运行进行调整，运行人员根据化验数据及时的采取措施，确保锅炉在调整负荷的时候不是突变，要平稳运行不允许超过规定负荷，最后，应定期对设备进行检查并及时消除设备缺陷。

四、结语

蒸汽品质的好坏对锅炉和机组的安全、经济运行有着重要的意义，根据用汽量合理选择管道口径为用汽设备输送干净、干燥且温度、压力合适的高品质蒸汽。良好的蒸汽品质不仅可以提高能量的利用率，还可以有效延长阀件及设备的使用寿命。通过分析给水中杂质对汽轮机的影响我们知道了如何提高给水的品质，从源头上降低给水中的杂质对汽轮机和机组带来的威胁。

【参考文献】

1. 600MW超临界直流炉给水自动存在的问题及对策[A]. 韩修成,刘玉海,柳长海.2013年中国电机工程学会年会论文集[C]. 2019

2. 锅炉炉水二氧化硅超标原因分析与对策[J]. 刘德庆.广西电力.2020(04)

3. 超临界机组汽水品质优化控制[J]. 赵玲,李植汶.电力安全技术.2016(11)

4. Kalaiselvi P，Chellammal S，Palanichamy S，et al. Artemisia pallens as corrosion inhibitor for mild steel in HCl medium ［J］. Materials Chemistry and Physics，2010，120（2）：643-648.