關(guān)于合成壓縮機(jī)油泵透平葉輪殘留物的研究

柴金龍　羅干云

摘 要：重慶卡貝樂(lè)公司擁有一套年產(chǎn)85萬(wàn)噸天然氣制甲醇裝置，采用英國(guó)戴維公司技術(shù)包設(shè)計(jì)，生產(chǎn)中大約需30噸/小時(shí)的中壓蒸汽，由熱動(dòng)部煤鍋爐供應(yīng)，蒸汽主要用于驅(qū)動(dòng)透平和作為工藝原料。本文對(duì)合成壓縮機(jī)油泵透平葉輪上的殘留物進(jìn)行了定性定量分析，推斷出殘留物主要成分有Fe2+、磷酸鹽、硅等，根據(jù)殘留物成分，分析了其成因，并提出了控制措施。

關(guān)鍵詞：Fe2+；磷酸鹽；硅酸鹽；汽水分離器

我司在檢修合成壓縮機(jī)油泵透平時(shí)，發(fā)現(xiàn)透平葉輪上附著有較多紅色殘留物，為了解殘留物成分、來(lái)源，我們對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行了研究，并提出了解決辦法。

1 殘留物物理化學(xué)性質(zhì)

殘留物外觀呈淺紅色泥狀顆粒，經(jīng)試驗(yàn)只有部分溶于“王水”中（濃鹽酸和濃硝酸按體積比3：1組成的混合物）。根據(jù)脫鹽水成分和前期對(duì)爐水、蒸汽分析數(shù)據(jù)，及殘留物物理性質(zhì)，初步判斷合成壓縮機(jī)透平油泵葉輪殘留物可能存在的組分有：磷酸鹽、鐵、硅酸鹽和其它不溶物等。為充分了解殘留物中各物質(zhì)的含量，將溶解液進(jìn)行定容，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)下表。[2]

殘留物不溶于王水的物質(zhì)，初步估計(jì)可能是二氧化硅。殘留物中鐵含量有16.55%，說(shuō)明目前蒸汽殘留物已引起設(shè)備的輕微垢下腐蝕。殘留物中含有9.47%磷酸鹽，根據(jù)運(yùn)行工況，磷酸根應(yīng)是蒸汽中含磷酸根所致。殘留物可溶性硅酸鹽含有0.175%，運(yùn)行工況表明該部分硅可能是蒸汽帶入。[1]

2 殘留物危害

作為工藝蒸汽用時(shí)，蒸汽中的微量雜質(zhì)會(huì)附著于催化劑之上，堵塞微孔，影響反應(yīng)速率，甚至?xí)勾呋瘎翰钸^(guò)大，過(guò)氣量減小，增大壓縮機(jī)功耗等；堵塞蒸汽系統(tǒng)儀表引壓管，引起儀表計(jì)量不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)影響工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性，可能引發(fā)生產(chǎn)事故；附著于汽輪機(jī)的噴嘴及葉輪上，使透平做功效率下降，耗汽量增大，甚至引起機(jī)組振動(dòng)增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)停車；若蒸汽用于加熱介質(zhì)，附著于換熱器內(nèi)壁，嚴(yán)重影響換熱效果，甚至形成電位差，造成電化學(xué)腐蝕，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來(lái)極大隱患。

3 該物質(zhì)的來(lái)源分析

從合成壓縮機(jī)透平油泵葉輪殘留物樣可以預(yù)測(cè)蒸汽系統(tǒng)的其它設(shè)備可能也存在著不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象，同時(shí)也反映當(dāng)時(shí)蒸汽品質(zhì)出現(xiàn)了問(wèn)題。

①在我司的蒸汽系統(tǒng)中，該小油泵透平的蒸汽全部來(lái)源于熱動(dòng)部煤鍋爐，而其他蒸汽用戶的蒸汽來(lái)源于熱動(dòng)部煤鍋爐與甲醇裝置自產(chǎn)蒸汽混合后的蒸汽（熱動(dòng)部蒸汽約只占蒸汽總量的13%），且從其他蒸汽用戶處也發(fā)現(xiàn)有少量的該類沉積物（2017年4月7日檢修鼓風(fēng)機(jī)透平時(shí)發(fā)現(xiàn)有少量沉積），但不太多；②從以上現(xiàn)象上可以初步判斷，可能是熱動(dòng)部煤鍋爐蒸汽出現(xiàn)了帶水現(xiàn)象，導(dǎo)致爐水中的磷酸三鈉、硅等遷移到蒸汽中，然后在一些溫度低的地方沉積下來(lái)，長(zhǎng)時(shí)間后造成了一些腐蝕的結(jié)果；③針對(duì)這些情況，公司馬上安排對(duì)熱動(dòng)部備用的1號(hào)煤鍋爐汽包打開檢查，果然發(fā)現(xiàn)其汽水分離器有4個(gè)出現(xiàn)了傾倒。當(dāng)汽水分離器傾倒后，蒸汽與爐水的分離受到影響，致使蒸汽帶水嚴(yán)重，爐水中的雜質(zhì)隨蒸汽遷移到后端用戶，造成了前面所描述的情況；④檢修完一臺(tái)煤鍋爐后，公司將運(yùn)行的2號(hào)煤鍋爐也停下進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)其汽水分離器傾倒了 10個(gè)（總共有14個(gè)，汽水分離器與汽包之間采用的是點(diǎn)焊，長(zhǎng)期在震動(dòng)情況下被震倒，本次檢修中對(duì)其進(jìn)行了加固，全部滿焊，增加了抗震性），檢修完投用后，再也沒(méi)有出現(xiàn)類似現(xiàn)象。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)熱動(dòng)部煤鍋爐加藥保護(hù)的不規(guī)范現(xiàn)象，原來(lái)加藥方式為配置高濃度的磷酸三鈉溶液，采用間歇式?jīng)_擊性投加的方式，每班投加一次，每次投加5分鐘，這就導(dǎo)致爐水中藥劑濃度不均勻，在加藥的初期，爐水中磷酸三鈉含量高，當(dāng)蒸汽帶水時(shí)，這些雜質(zhì)就帶到了用戶處，給生產(chǎn)造成了影響。這也是該殘留物沉積的原因之一。

4 提高蒸汽品質(zhì)措施

①加強(qiáng)對(duì)過(guò)熱蒸汽、爐水、脫鹽水電導(dǎo)率、二氧化硅、磷酸根、鈉離子等的監(jiān)測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到蒸汽品質(zhì)出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整處理；②提高脫鹽水水質(zhì)，減少鍋爐給水中的雜質(zhì)，保證蒸汽源頭的鍋爐給水品質(zhì)良好；③加強(qiáng)設(shè)備強(qiáng)防性維修，檢修中增加對(duì)汽包、除氧器等設(shè)備情況進(jìn)行檢查的內(nèi)容，防止設(shè)備故障造成蒸汽品質(zhì)下降；④加強(qiáng)鍋爐排污。降低爐水含鹽量、硅含量，定期排污排除爐水中水渣。鍋爐運(yùn)行人員在排污時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和運(yùn)行操作的各項(xiàng)操作規(guī)程；⑤規(guī)范鍋爐加藥方式。由過(guò)去高濃度沖擊式投加改為低濃度連續(xù)性投加，杜絕了個(gè)別時(shí)段藥品超投現(xiàn)象；⑥在日常巡檢過(guò)程中對(duì)蒸汽透平用戶運(yùn)行情況加強(qiáng)檢查，透平運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲情況要及時(shí)判斷和調(diào)整。如因蒸汽品質(zhì)問(wèn)題影響透平的運(yùn)行，可采取加大進(jìn)口蒸汽的置換，提高蒸汽的品質(zhì)必要時(shí)可切換至電泵運(yùn)行。

5 結(jié)論

從油泵透平葉輪上的垢樣分析結(jié)果表明，設(shè)備故障及蒸汽中磷酸鹽及硅酸鹽控制不好是蒸汽品質(zhì)差的主要原因，日常運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)鍋爐產(chǎn)汽指標(biāo)的控制，特別是加強(qiáng)鍋爐給水、加藥、排污、液位等參數(shù)的監(jiān)控，按時(shí)取樣分析，避免雜質(zhì)附著于透平葉輪造成做功效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定甚至損壞機(jī)組等異常情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]田景君.分析化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：42

[2]劉珍.化驗(yàn)員讀本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：42

作者簡(jiǎn)介：

柴金龍（1984- ），男，大專，助理工程師。