从上图可以看出，铁化合物在1~5级叶片上的综合样中显示出最大百分含量(44.27%);在随后的6~9级叶片上，百分含量有所下降，但相差不大，均在35%左右波动;在第10和11级叶片上，铁化合物所占比例又回升到40%以上。作为另一种主要的垢样成分，铜化合物的分布曲线呈现出了与铁化合物相互补的趋势，即1~5级叶片上铜化合物的百分比较低(40.29%)，但是在随后的6~9级叶片上，其百分含量有所上升，但相差不大，均在50%左右波动;在第10和11级叶片上，铜化合物所占比例又下降至40%以下。从这些统计数据上来看，高压缸的前，后两端是铁化合物比较容易沉积的区域，而高压缸的中段是铜化合物比较容易沉积的区域。

为了解释上述观察到的现象，我们可以参考氧化铁和氧化铜在典型汽轮机蒸汽比容条件下的溶解特性图[1](如图6所示)。

图中位于蒸汽比容0.1m3/kg处的竖线代表了超临界机组汽轮机高压缸出汽的蒸汽参数，在此竖线之前的各曲线可代表各物质在高压缸内溶解度的变化趋势。可以看出，在高压缸进口处(蒸汽比容大致为0.012m3/kg)，氧化铜和氧化铁的溶解度大致分别为12μg/kg和14μg/kg，相差并不大，因此在该机组高压缸1~5级叶片上的垢样中铜、铁元素所占比例也很接近。随着汽轮机级数的增加，蒸汽比容也相应的增大，氧化铜的溶解度在经历了一个迅速降低的过程之后，逐渐趋于平缓。而氧化铁的溶解度随着蒸汽比容的增大，减小的速度并不大，但在A点之后迅速降低。因此，可以认为在A点之前，因为过热蒸汽中铜的溶解度对压力比较敏感，即使压力有少许下降，蒸汽溶解铜的能力就会大大降低，造成氧化铜的相对含量随着汽轮机级数的增加有减小的趋势;相应地，另一种主要成分氧化铁的相对含量就随着汽轮机级数的增加有所增加。但是在A点之后，由于氧化铁的溶解度大大降低，而氧化铜的溶解度变化并不明显，导致在汽轮机高压缸的末端，铁的相对含量有所下降，而铜的含量相应增加。

2.2 高压缸中Si、Na、P、Zn化合物的分布规律

除铜、铁化合物外，高压缸叶片上的垢样成分中还含有一定量的Si、Na、P、Zn化合物成分，但相较于铜铁化合物而言，所占比例较小。图7为这四种元素在该机组汽轮机高压缸不同级数的叶片上的分布曲线。

从上图中可以看出，1~5级叶片上，Si、P、Na的百分含量都很低，在0.5%以下。随着高压缸中叶片级数的增加，磷和钠化合物的百分含量迅速增加，并在第11级叶片上达到最大值(P：6.71%，Na:0.99%)。这一现象可用钠的磷酸盐在过热蒸汽中的溶解度来解释：钠的磷酸盐在高参数的过热蒸汽中溶解度较大，一般不会沉积在汽轮机高压缸的前几级叶片上，但随着蒸汽做功，其溶解携带能力下降，钠的磷酸盐便开始在后几级叶片上析出，因此百分率有所上升。而硅化合物的增长速率较慢，在1~9级叶片上的百分含量基本不变，均在0.03~0.05%之间浮动，只在第10和11级叶片上有所增加，达到0.2%左右。与Si、P、Na不同的是，锌化合物的分布随着高压缸叶片级数的增加呈下降趋势。从1~5级的2.17%逐渐减小到第11级的1.30%。这一现象可能是由于在蒸汽压力较高的部位(高压缸前几级叶片)其他物质的沉积量小，而在高压缸内各级中锌的氧化物质量大致相同，因此导致锌的百分含量在高压缸最初的几级叶片上存在局部放大的现象。

3 结论

通过XRF试验分析，该机组汽轮机高压缸垢样的主要成分是铜、铁氧化物，两者总含量达80%以上，剩余组分为少量的磷、锌化合物以及微量的硅、钠化合物。虽然该机组为―无铜机组‖，但从汽轮机垢样的检测结果来看，水汽系统中仍含有铜。另外，机组运行的水汽报表中铁含量一直较高，大修前一年周期的该项平均值超出了标准值近50%，水汽系统的铁含量超标也最终造成了汽轮机高压缸垢样中含有大量的铁元素。因此根据这些试验结果，建议电厂加强机组运行过程中水汽系统铜、铁含量的监测工作，尤其是铜含量的监测，不能因为机组为―无铜机组‖，在化学运行中就可以疏漏此项监测，只有及时查找原因，积极开展超临界机组水化学工况的评估与优化工作，才能提高水汽品质，尽量减少汽轮机叶片积盐结垢。

     参考文献：

[1] John Wiley & Sons, Inc, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol.21, p507.

陈晓春，郑敏聪，李建华，周仲康