汽輪機通流部分清洗技術(shù)在6MW機組中的應(yīng)用

摘要：通過對霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機組推力瓦溫度高原因分析，得出其主要原因為通流部分結(jié)垢嚴重，流通不暢，導(dǎo)致汽輪機做功能力下降，使機組無法帶至額定負荷；并對通流部分結(jié)垢的原因進行分析、研究，作出清洗處理，有效降低了機組運行中的推力瓦溫度，以提高機組的安全經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：汽輪機；通流部分；結(jié)垢；蒸汽品質(zhì)；清洗

中圖分類號：TK267文獻標識碼：A 文章編號：1000-8136(2009)29-0022-02

霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機組在運行中發(fā)現(xiàn)推力瓦溫度大幅度升高，運行兩個月后負荷4Mw時推力瓦溫已達81℃，不得不限負荷運行，嚴重影響機組安全經(jīng)濟運行。

1 2#汽輪機推力瓦溫度高原因分析

2#汽輪機帶額定負荷6Mw時，調(diào)整抽汽壓力遠遠超過規(guī)定值，并且隨著機組運行時間的增長而不斷惡化。帶額定負荷6MW時調(diào)整抽汽壓力最高達0.785MPa(額定0.49MPa)；并且推力瓦溫驟然升高，帶4MW負荷時推力瓦溫已達81℃(冷油器出口油溫37℃)，帶來嚴重安全隱患。根據(jù)各段抽汽壓力均與主蒸汽流量成正比這個原理，在運行中通過監(jiān)視抽汽壓力，就可以有效地監(jiān)督通流部分工作是否正常。如果在同一負荷下各段抽汽壓力升高，則說明該抽汽級以后通流面積減少，多數(shù)情況下是結(jié)了鹽垢。其中，中壓汽輪機各段抽汽壓力相對升高15％時就必須進行結(jié)垢清理。據(jù)此推斷為汽輪機通流部分結(jié)鹽、流通不暢，導(dǎo)致汽輪機做功能力下降，使機組無法帶至額定負荷。

2 2#汽輪機通流部分結(jié)垢的機理及2#機結(jié)垢的現(xiàn)狀

2.1 通流部分結(jié)垢的機理及化學(xué)成分

由于鍋爐產(chǎn)出的蒸汽并不是絕對的清潔(其中含有各種鹽分和雜質(zhì))，蒸汽在進人汽輪機內(nèi)膨脹做功時，參數(shù)降低，攜帶鹽分的能力逐漸減弱，鹽分即被分離出來，緊緊地黏附在噴嘴、動葉和汽閥等通流部分的表面上，形成一層堅硬的鹽垢。汽輪機內(nèi)沉積的物質(zhì)可分為易溶于水的、稍溶于水的和完全不溶于水的。可溶性的均是鈉鹽，如碳酸鈉、硫酸鈉、硅酸鈉、氯化鈉等；不溶性的是二氧化硅、氧化銅、三氧化二鐵等。

2.2 2#汽輪機通流部分結(jié)垢的現(xiàn)狀

霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機組型號為C6-3.43／0.49。由山西機床廠設(shè)計制造，額定功率6MW，自1998年投產(chǎn)以來，一直連續(xù)運行，設(shè)備的利用率很高。由于蒸汽中鹽分及雜物的日積月累，至2008年，該機通流部分結(jié)垢已達到了相當嚴重的程度，運行中出現(xiàn)了帶額定負荷困難的問題，并且上述現(xiàn)象隨著機組連續(xù)運行時間的增長而不斷地惡化。2#機是一次調(diào)整抽汽式機組，運行中調(diào)整抽汽壓力按用戶的要求，均調(diào)整鎖定在0.49MPa，所以，汽輪機結(jié)垢程度主要是通過監(jiān)視調(diào)整抽汽壓力的變化幅度來判斷。2#機組在帶6Mw負荷的情況下汽輪機抽汽壓力已達到0.785MPa(廠家給定允許值為0.49MPa)，從2#機組外部象征來看為汽輪機高壓側(cè)通流面積相對減小造成了機組在帶高負荷的情況下、高壓側(cè)監(jiān)視段壓力超標的現(xiàn)象。從整個熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及運行狀況來看，凝汽器管束材料為不銹鋼TP304，給水中硅的含量一直在控制之中，除氧器的除氧效果也比較優(yōu)良，熱力管道未受腐蝕，因而垢的成分排除了不溶于水的氧化銅、氧化硅和三氧化二鐵。故可以肯定垢的成分均為可溶性的鈉鹽。

汽輪機結(jié)垢后，解決的辦法主要有兩種：其一是停機揭大蓋解體各結(jié)垢部件，進行人工鏟除。此法費時費力，且難以將積垢清除干凈、徹底。其二是在汽輪機運行中，使用低溫蒸汽進行清洗，將機內(nèi)溶于水的鹽垢清洗掉。本廠如采用停機機械清理的方法清理，既要投入大量的人力、物力，又需要較長的時間，停機造成的損失巨大。為解決這一難題，我們組織工程技術(shù)人員進行技術(shù)攻關(guān)，通過集思廣益，反復(fù)論證，在低轉(zhuǎn)速階段利用低溫蒸汽對通流部分清洗，以達到除鈉鹽垢的目的。

2.3 汽輪機機組通流部分結(jié)垢的危害

(1)使汽輪機通流表面變得粗糙，增大蒸汽流動時的摩擦損失，從而降低汽輪機的效率。

(2)汽輪機通流部分積鹽使蒸汽的通流截面積減少，降低汽輪機的輸出功率。

(3)鹽類物質(zhì)沉積在隔板噴嘴上，會增大隔板前后的壓力差，從而增大隔板的彎曲應(yīng)力。

(4)鹽類物質(zhì)沉積在動葉上，會增大葉輪前后的壓力差，從而增大汽輪機轉(zhuǎn)子的軸向推力，使推力軸承過負荷，嚴重時甚至會造成推力軸承烏金融化，動靜部分發(fā)生摩擦、碰撞。

(5)一些鹽類物質(zhì)對通流部分尤其是葉片有腐蝕作用，腐蝕作用會降低葉片強度，嚴重時會使葉片斷裂造成重大事故。

(6)鹽類物質(zhì)沉積在軸封上，使軸封環(huán)卡死失去彈性而造成軸封部分損壞。

(7)當沿汽輪機圓周積鹽不均勻時，將影響轉(zhuǎn)子的平衡，使汽輪機振動加大，甚至造成嚴重事故。

3 2#汽輪機通流部分的清洗

3.1 清洗原理

因為水蒸汽中鈉鹽的溶解性與蒸汽的壓力成正比，與蒸汽的溫度成反比；所以進行汽輪機通流部分沖洗時，在保證汽輪機安全的前提條件下，盡可能在保持相對高的蒸汽壓力和相對低的蒸汽溫度。通過降低新蒸汽的進汽壓力和溫度，即把新蒸汽溫度降低到接近于相應(yīng)壓力下的飽和溫度時，使通流部分大多數(shù)處于濕蒸汽下工作。達到利用濕蒸汽溶解鹽垢清洗通流部分結(jié)垢的目的。

3.2 注意事項

(1)清洗前先退出低真空保護系統(tǒng)，整個清洗過程中維持真空20kPa左右。

(2)在清洗過程中每隔20min化驗一次凝結(jié)水硬度、電導(dǎo)率。并根據(jù)化驗結(jié)果來決定維持機組轉(zhuǎn)速的時間以及是否繼續(xù)升速，并判斷鹽垢的清洗效果，在凝結(jié)水電導(dǎo)率基本不變化并與給水電導(dǎo)率(25us/cm)大致相同時停止清洗。

(3)在清洗過程中鍋爐方面要根據(jù)要求嚴格控制蒸汽溫度、壓力，以保證合格蒸汽品質(zhì)。

(4)當氣溫接近飽和溫度以后(一般比飽和溫度高5℃一10℃)應(yīng)繼續(xù)運行到凝結(jié)水含鹽量降到規(guī)定范圍內(nèi)，然后升高氣溫。

(5)注意監(jiān)視汽輪機推力軸承金屬溫度≯85℃(當前最高點78~C)。若推力軸承金屬溫度上升至85℃同時伴隨汽機軸向位移升高時，應(yīng)終止進行清洗工作。

(6)注意監(jiān)視汽輪機脹差、汽缸膨脹、各軸承振動、軸承溫度、軸向位移的變化，當上述參數(shù)達到規(guī)定值時終止汽機通流部分清洗工作。

(7)如在進行汽機通流清洗過程中，任意參數(shù)達到緊急條件時，應(yīng)果斷停機；嚴禁發(fā)生人為處理不及時造成汽輪機損壞事故。

(8)清洗以后，應(yīng)在相同的蒸氣參數(shù)、背壓和流量下比較清洗前后各監(jiān)視段的壓力，判斷清洗效果。

4 實施與效果

2#汽輪機通流部分吹洗之后，運行一直很穩(wěn)定，6Mw負荷時監(jiān)視段壓力由原先0.785MPa左右下降到現(xiàn)在的0.50MP且左右(額定0.49MPa)。機組的狀態(tài)達到了投產(chǎn)初期的水平，運行工況大為好轉(zhuǎn)，不須再限負載運行，汽輪機恢復(fù)到了最佳工況及應(yīng)有的效率，完全消除了因通流部分結(jié)垢而帶來的安全隱患。汽輪機的效率有了明顯的提高。

5 汽輪機通流部分結(jié)垢的預(yù)防

汽輪機通流部分結(jié)垢主要是新蒸氣品質(zhì)不良引起的，而蒸氣的品質(zhì)如何主要取決于鍋爐給水的品質(zhì)好壞。汽輪機葉片上結(jié)有不溶于水的物質(zhì)，如氧化鐵和氧化銅等。氧化鐵的出現(xiàn)是鋼的腐蝕所造成的，腐蝕部位主要發(fā)生在給水與凝結(jié)水的管路系統(tǒng)中。銅垢主要來源是低壓加熱器銅管的腐蝕產(chǎn)物，一般可以通過加強凝結(jié)器及除氧器的除氧效果來減緩氧的腐蝕。

汽輪機凝結(jié)水含有各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)來自銅管(兩級射汽抽氣器、低壓加熱器)的腐蝕、冷卻水的漏入以及低壓加熱器等的疏水。運行中必須嚴格監(jiān)督凝結(jié)水品質(zhì)，不合格時及時排人地溝，同時應(yīng)監(jiān)督和防止冷卻水漏入凝結(jié)器中。

對化學(xué)水、疏水箱的質(zhì)量應(yīng)嚴格監(jiān)督，以不影響給水質(zhì)量為標準進行控制。

6 結(jié)束語

通過汽輪機組通流部分清洗技術(shù)在霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機結(jié)垢問題的研究、探索與應(yīng)用，掌握了汽輪機結(jié)垢在運行中的清洗方法，在預(yù)防汽輪機的結(jié)垢上取得了一定的經(jīng)驗。若進一步改進和完善，此辦法將變得更為成熟。