工業(yè)汽輪機(jī)結(jié)垢在線清洗實例

摘 要：工業(yè)汽輪機(jī)在化工、化肥、熱電等各類企業(yè)都用廣泛的應(yīng)用，但作為大型機(jī)組，一旦出現(xiàn)蒸汽品質(zhì)差等問題，造成結(jié)垢，拆機(jī)組進(jìn)行除垢是非常麻煩，也耽誤大量檢修時間，本篇介紹一起汽輪機(jī)高速情況下進(jìn)行在線清洗的實例。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)結(jié)垢；在線清洗；

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.058

0 引言

內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司世林化工分公司空分系統(tǒng)采用四川空分設(shè)備制造公司的KDON-28000/32000型空分，與其配套的ENKS50/63/25/56型汽汽輪，由于開車前期鍋爐起停頻繁、脫鹽水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等因素，造成汽輪機(jī)結(jié)垢嚴(yán)重，系統(tǒng)負(fù)荷系統(tǒng)負(fù)荷受到嚴(yán)重影響。我車間采用在線降低蒸汽溫度的方法進(jìn)行了多次清洗，取得了明顯效果。

1 結(jié)垢的判斷和原因

我公司空分車間汽輪機(jī)（杭汽，ENKS50/63/25/56，4.80MPa，430℃，118.3t/h，抽氣27.5t/h，功率24164KW，轉(zhuǎn)速4766rpm）開車后出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不能達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速現(xiàn)象。蒸汽壓力4.5MPa時轉(zhuǎn)速僅為4600rpm，而此時調(diào)節(jié)氣閥已全開，汽輪機(jī)只能維持正常負(fù)荷的80%左右。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)以前在進(jìn)汽壓力為4.5MPa時輪室壓力為3.0～3.2MPa，近期在4.5MPa時已高達(dá)4.2MPa，輪室壓力有明顯升高。此外對比進(jìn)蒸汽與冷凝液的電導(dǎo)率、SiO2等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)都有明顯升高，由此判斷汽輪機(jī)通流部分積鹽結(jié)垢，流通不暢，導(dǎo)致汽輪機(jī)做功能力下降，使得機(jī)組不能滿負(fù)荷運行。

由于開車前期，中壓蒸汽品質(zhì)一直不佳，經(jīng)常出現(xiàn)Na、SiO2等超標(biāo)現(xiàn)象，且蒸汽壓力、溫度頻繁波動。當(dāng)過熱蒸汽品質(zhì)不良時，蒸汽中易溶于水的鈉的化合物和不溶于水或極難溶于水的化合物超標(biāo)，當(dāng)蒸汽在通流部分膨脹做功時，參數(shù)降低及汽流方向和流速不斷改變，蒸汽攜帶鹽分的能力逐漸減弱，在減壓部位或流道變更部位被分離出來，沉積在噴嘴、動葉和汽閥等通流部件表面上，形成積垢。大多數(shù)情況下，積垢包括積鹽和硅垢，積鹽主要是可溶于水的NaCl、Na2SO4、硅酸鹽等，硅垢中有不同晶體結(jié)構(gòu)的SiO2，而SiO2有很強的結(jié)垢能力，結(jié)垢層非常堅硬，不溶于水。

2 汽輪機(jī)結(jié)垢的危害

汽輪機(jī)結(jié)垢會使得通流面積減少，造成做功能力下降，動靜葉結(jié)垢會使得其表面粗糙，增加了摩擦損失，使得效率下降，結(jié)垢厚度每增加0.1mm，汽輪機(jī)級效率約下降3%左右，同時積垢也會造成轉(zhuǎn)子軸向力增大、推力軸承過載而誘發(fā)事故。若速關(guān)閥、調(diào)節(jié)汽閥閥桿結(jié)垢，則可能造成閥門卡澀，在需要緊急停車等情況時不能快速動作，造成意外事故。

3 在線清洗原理和方法

在線清洗原理：主要是利用鈉鹽在飽和蒸汽中的溶解度較大的特點，將汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度降低到稍高于其對應(yīng)飽和溫度，做功后產(chǎn)生濕蒸汽，沖刷結(jié)垢葉片，將鹽垢溶解。積鹽被濕蒸汽中凝結(jié)水帶走而得以清除，而當(dāng)溶于水的化合物被沖掉后，不溶于水的SiO2垢層會隨之瓦解而被除去。

清洗方法：利用后系統(tǒng)短期停車機(jī)會，適當(dāng)降低空分負(fù)荷，鍋爐將蒸汽壓力降低到4.0～4.5MPa，同時嚴(yán)格控制溫度高于其對應(yīng)的飽和溫度20～30℃，即260～290℃，使得調(diào)節(jié)氣閥始終接近全開位置，以達(dá)到最佳沖洗效果。

注意：蒸汽溫度嚴(yán)禁低于其對應(yīng)的飽和蒸汽溫度，以防止蒸汽帶水嚴(yán)重造成管道水擊和葉輪損壞等事故。在降溫過程中要嚴(yán)格控制降溫速率在2～3℃/min以內(nèi)。

4 在線清洗經(jīng)過

我公司在一次后系統(tǒng)短期停車情況下，利用降低蒸汽溫度的方法在不停汽輪機(jī)的情況下，對汽輪機(jī)進(jìn)行了4次清洗，取得了明顯效果。具體操作如下：

第一階段：系統(tǒng)降低負(fù)荷，蒸汽降溫階段（20：00～21：10，約70min）20時，在后系統(tǒng)停車情況下，首先降低系統(tǒng)負(fù)荷。將空壓機(jī)出口壓力降為0.50MPa（設(shè)計指標(biāo)0.53MPa），增壓機(jī)一、二、三段出口壓力降低為0.96MPa、2.00MPa、4.40MPa（設(shè)計指標(biāo)1.18MPa、2.59MPa、6.9MPa），分餾系統(tǒng)保持低負(fù)荷運行。聯(lián)系調(diào)度緩慢降低蒸汽溫度，控制降溫速率2～3℃/min，目標(biāo)降至4.0MPa，270℃。通知現(xiàn)場人員打開沿途蒸汽導(dǎo)淋進(jìn)行疏水，中控人員密切監(jiān)控汽輪機(jī)各工藝參數(shù)變化，若有異常情況立即通知調(diào)度暫停降溫。

第二階段：汽輪機(jī)清洗過程（21：10～23：30，約140min）21時10分，蒸汽已降至4.0MPa，275℃時（調(diào)節(jié)汽閥開度95%），汽輪機(jī)進(jìn)入清洗階段，隨著時間的變化，觀察SiO2的含量應(yīng)先逐步升高后開始下降，當(dāng)下降到接近正常值或者不再下降時，清洗即可結(jié)束。

第三階段：清洗結(jié)束恢復(fù)負(fù)荷（23：30～00：40，約70min）23時30分，汽輪機(jī)清洗結(jié)束后，聯(lián)系調(diào)度逐步恢復(fù)蒸汽壓力和溫度，壓縮機(jī)、分餾系統(tǒng)恢復(fù)至原有負(fù)荷。此時輪室壓力由之前的4.1MPa已降為3.0MPa，調(diào)節(jié)氣閥開度由原來的95%變?yōu)?5%。

備注：Na-，由于公司分析儀故障未能分析，因此實際采用了主要分析SiO2的方法。

5 小結(jié)

從以上分析數(shù)據(jù)可以看出，此次在線清洗取得了明顯效果，在此過程中汽輪機(jī)振動、位移、軸承溫度等都無明顯變化，輪室壓力有了明顯的降低，汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)有了明顯的裕量。

利用接近飽和濕蒸汽的方法對汽輪機(jī)進(jìn)行在線清洗，可節(jié)約檢修時間，且無需檢修材料等，方便實用。若結(jié)垢較為嚴(yán)重，還需要多次清洗才能達(dá)到較好的除垢效果。但結(jié)垢的根本問題還在于蒸汽品質(zhì)變差，只有解決蒸汽品質(zhì)問題，才能防止汽輪機(jī)結(jié)垢發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]時獻(xiàn)江，王渝，司俊山等.工業(yè)汽輪機(jī)交流伺服調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].電機(jī)與控制學(xué)報，2006，10（06）.

[2]孫毅，呂榮強，李開華.工業(yè)汽輪機(jī)在熱電廠中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2008（04）.

作者簡介：劉少林（1982-），男，河南南陽人，本科，助理工程師，主要從事空分制冷行業(yè)。