淺談汽輪機(jī)結(jié)垢的影響及預(yù)防措施

李蕾 高榮（陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西渭南714000）

0 引言

2019年8 月，渭化集團(tuán)在一二期合成氨、尿素、甲醇裝置大檢修過(guò)程中，多臺(tái)汽輪機(jī)在拆檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)葉片結(jié)垢嚴(yán)重，認(rèn)真梳理近來(lái)年幾臺(tái)汽輪機(jī)檢修情況，特別是S2蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，動(dòng)靜葉片結(jié)垢、腐蝕日益加劇，該問(wèn)題嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的使用效率、使用壽命，甚至于對(duì)其的使用安全性產(chǎn)生影響。本文主要針對(duì)于汽輪機(jī)結(jié)垢情況進(jìn)行分析并具有針對(duì)性的提出響應(yīng)的解決方案，能夠在最大程度上提升其的使用效率以及使用安全性，讓其能夠長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，為企業(yè)發(fā)揮應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽輪機(jī)結(jié)垢的影響

汽輪機(jī)在化工生產(chǎn)、火力發(fā)電等行業(yè)有著十分重要的地位，其在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)垢情況則會(huì)造成以下幾個(gè)方面的影響。第一，汽輪機(jī)在使用的過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)垢情況會(huì)造成其內(nèi)部的通流面積減小，從而造成汽輪機(jī)整體的工作效率降低，影響汽輪機(jī)的正常使用。以及根據(jù)有效的數(shù)據(jù)可知，汽輪機(jī)的動(dòng)靜葉在運(yùn)轉(zhuǎn)中，結(jié)垢的厚度每增加0.11 毫米，汽輪機(jī)的工作效率將會(huì)降低3%～4%。第二，造成設(shè)備的損壞。汽輪機(jī)在應(yīng)用的過(guò)程中其所產(chǎn)生的結(jié)垢中有部分侵蝕性的結(jié)垢，這些結(jié)垢會(huì)對(duì)汽輪機(jī)本身產(chǎn)生侵蝕，損壞設(shè)備[1]。第三，造成一定的安全隱患，結(jié)垢累計(jì)過(guò)程會(huì)造成汽輪機(jī)運(yùn)作過(guò)程中轉(zhuǎn)子軸向力增大、推力軸承過(guò)載出現(xiàn)設(shè)備故障，若緊急切斷系統(tǒng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)垢，則可能造成調(diào)節(jié)閥、速關(guān)閥卡澀，在運(yùn)行調(diào)整或需要緊急停車時(shí)不能快速動(dòng)作而造成意外事故。所以結(jié)垢不僅對(duì)設(shè)備整體的使用產(chǎn)生影響，甚至造成安全隱患。

2 汽輪機(jī)結(jié)垢清理方法

汽輪機(jī)結(jié)垢的清除是保證機(jī)組設(shè)備正常運(yùn)行、消除隱患的必要前提，常用清除結(jié)垢有以下三種方法。

2.1 飽和濕蒸汽在線清洗

這種方法要求汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子能夠承受較強(qiáng)沖擊能力，一般多用于化工行業(yè)小功率、高轉(zhuǎn)速的汽輪機(jī)清理。在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下進(jìn)行清洗，濕蒸汽的比重大，對(duì)葉片的沖擊力很強(qiáng)，特別是末級(jí)葉片的進(jìn)汽濕度會(huì)更大，甚至可能產(chǎn)生大量明水。為了減小對(duì)末級(jí)葉片的沖擊，必須對(duì)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽溫度進(jìn)行合理控制，保證過(guò)熱度20～25℃為宜。汽輪機(jī)進(jìn)行在線清洗時(shí)的工況與正常運(yùn)行工況相差較大，隨著清洗過(guò)程的進(jìn)行蒸汽的壓力會(huì)有波動(dòng)，應(yīng)該根據(jù)蒸汽壓力隨時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽溫度，根據(jù)排汽飽和程度來(lái)判斷進(jìn)汽溫度是否合理。

2.2 機(jī)械清理

這種方法需要對(duì)汽輪機(jī)解體后，吊出轉(zhuǎn)子、隔板后進(jìn)行，常選擇在機(jī)組大檢修時(shí)進(jìn)行，一般采用噴砂方法清理，結(jié)垢不是很嚴(yán)重的情況下，也可以采用人工打磨清理來(lái)節(jié)約能成本，但清理效果遠(yuǎn)不如噴砂效果好。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子清理后建議對(duì)其進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和動(dòng)平衡，用于確認(rèn)是否存在潛在缺陷和防止清理后造成轉(zhuǎn)子運(yùn)行平衡。

2.3 化學(xué)清理

這種方法也需要設(shè)備拆檢后進(jìn)行，一般采用5%稀釋鹽酸或檸檬酸，均勻噴灑到結(jié)垢表面，20分鐘用加壓水沖洗即可，如效果不佳，可反復(fù)清理。但這種方面對(duì)設(shè)備有一定腐蝕，影響汽輪機(jī)運(yùn)行壽命。

3 汽輪機(jī)結(jié)垢原因分析

汽輪機(jī)在運(yùn)作的過(guò)程中能夠?yàn)樵O(shè)備提供充足的動(dòng)力，保證設(shè)備能夠更加穩(wěn)定持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，而汽輪機(jī)在使用的過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)垢情況將會(huì)在極大的程度上影響汽輪機(jī)的正常使用，甚至在部分情況下，會(huì)造成使用人員的安全事故。故而，針對(duì)于汽輪機(jī)在使用過(guò)程中產(chǎn)生結(jié)垢的因素進(jìn)行分析，能夠輔助相關(guān)人員解決或者緩解汽輪機(jī)結(jié)垢問(wèn)題，讓汽輪機(jī)能夠更好的穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)階段，汽輪機(jī)在使用的過(guò)程中易于出現(xiàn)結(jié)垢情況有以下幾方面的因素。

3.1 過(guò)熱蒸汽品質(zhì)較低

過(guò)熱蒸汽品質(zhì)不高指的是汽輪機(jī)在運(yùn)作過(guò)程中所使用的蒸汽中含有較多的溶于水的鈉的化合物以及部分不溶于水的化合物，蒸汽在汽輪機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，會(huì)由于減壓增壓等活動(dòng)造成其從水蒸氣中分離，進(jìn)而造成結(jié)垢情況。以及，部分鍋爐在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷使用后，其設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的損壞，造成其所產(chǎn)生的蒸汽的品質(zhì)下降，攜帶Na+、SiO2離子嚴(yán)重超標(biāo)，大量的含有較多雜質(zhì)的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)中，當(dāng)蒸汽在汽輪機(jī)流通部位膨脹做功時(shí)，機(jī)組參數(shù)降低、汽流方向和流速變化，蒸汽攜帶鹽分能力逐漸減弱，在減壓部位或流道變更部位被分離出來(lái)，沉積在噴嘴、動(dòng)葉片和進(jìn)汽閥等通流部件表面上，形成鹽垢，影響汽輪機(jī)的使用質(zhì)量。

3.2 設(shè)備管理不當(dāng)

設(shè)備管理不到位，影響設(shè)備的正常使用，而設(shè)備在存在一定隱患進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中易于出現(xiàn)運(yùn)作不穩(wěn)定情況，提升其結(jié)垢的可能性[2]。如，在進(jìn)行設(shè)備使用前，相關(guān)的管理人員沒(méi)有對(duì)設(shè)備的密封性進(jìn)行檢測(cè)，造成鍋爐閥門等地出現(xiàn)滲漏情況，而滲漏部分的雜質(zhì)會(huì)對(duì)鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽產(chǎn)生污染，造成蒸汽中含有較多的雜質(zhì)，進(jìn)而易于形成結(jié)垢情況，影響汽輪機(jī)的正常使用。

3.3 設(shè)備操作不規(guī)范

汽輪機(jī)在運(yùn)作的過(guò)程中需要工藝操作人員的控制與操作，而部分經(jīng)驗(yàn)不足的員工在工作的過(guò)程中沒(méi)有按照汽輪機(jī)的使用規(guī)范進(jìn)行汽輪機(jī)的操作使用，難以保證汽輪機(jī)運(yùn)作的高效性與安全性，進(jìn)而提升汽輪機(jī)使用過(guò)程中結(jié)垢的可能性。

4 汽輪機(jī)結(jié)垢預(yù)防措施分析

汽輪機(jī)在使用的過(guò)程中其產(chǎn)生結(jié)垢情況，將會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的使用效率甚至于汽輪機(jī)的使用安全性產(chǎn)生影響。在上文的敘述中，本文針對(duì)于易于造成汽輪機(jī)結(jié)垢情況的幾個(gè)因素進(jìn)行分析，而在本段的敘述中，將針對(duì)上文所分析出的內(nèi)容更具有針對(duì)性的提出響應(yīng)的解決方案，以保證汽輪機(jī)能夠正常的投入使用。

4.1 提升蒸汽品質(zhì)

完善企業(yè)分析化驗(yàn)體制的完善程度，要求其相關(guān)人員在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中需要嚴(yán)格的對(duì)其所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行全方位的監(jiān)督，并在蒸汽產(chǎn)生特殊情況時(shí)，及時(shí)的進(jìn)行采樣與檢測(cè)。在最大程度上降低不合格蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的可能性，從而降低其產(chǎn)生結(jié)垢情況的可能性，讓其能夠更好的投入到使用中。

4.2 重視設(shè)備的維護(hù)管理工作

設(shè)備的質(zhì)量是決定汽輪機(jī)運(yùn)行質(zhì)量的重要因素，對(duì)設(shè)備的維護(hù)也能夠在較大程度上降低設(shè)備產(chǎn)生泄漏，結(jié)垢等情況的幾率，讓設(shè)備能夠更好的投入使用。第一，相關(guān)單位在發(fā)展的過(guò)程中需要制定響應(yīng)的設(shè)備管理要求，以及相應(yīng)的責(zé)任制度。要求設(shè)備管理人員按照設(shè)備的管理要求嚴(yán)格的進(jìn)行設(shè)備的管理工作。同時(shí)，要求設(shè)備管理人員對(duì)于設(shè)備的使用情況，設(shè)備的維修保養(yǎng)等方面的信息進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄[3]。為設(shè)備的后期維護(hù)、改裝等提供相應(yīng)的信息支持。第二，完善設(shè)備監(jiān)督制度，對(duì)設(shè)備的使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督，并在設(shè)備產(chǎn)生問(wèn)題的第一時(shí)間向相關(guān)人員進(jìn)行反饋，降低企業(yè)的損失，保證受損設(shè)備能及時(shí)的進(jìn)行更換與維修。讓汽輪機(jī)在使用的過(guò)程中能夠盡可能的保證自身的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，為設(shè)備提供相應(yīng)的動(dòng)力支持。

4.3 重視工藝操作人員的培養(yǎng)工作

工藝操作人員按照設(shè)備使用要求進(jìn)行設(shè)備的操作，能夠在一定程度上降低設(shè)備錯(cuò)誤使用的可能性，讓設(shè)備能夠更加高效的投入使用，提升設(shè)備的使用安全以及使用壽命，降低其產(chǎn)生結(jié)垢的可能性。這要求相關(guān)部門在設(shè)備使用前需要對(duì)工藝操作人員進(jìn)行更加系統(tǒng)詳細(xì)的操作規(guī)范培訓(xùn)教育。最好能夠進(jìn)行相關(guān)的模擬演示，使工藝操作人員能夠更加的熟悉汽輪機(jī)的操作要求，從而更順暢高效的對(duì)設(shè)備進(jìn)行使用。

5 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)裝置有著十分重要的作用，而汽輪機(jī)在使用的過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)垢情況則會(huì)在極大的程度上影響汽輪機(jī)的正常使用。而針對(duì)易于造成汽輪機(jī)結(jié)垢情況的因素進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施能夠輔助相關(guān)人員更具有針對(duì)性的解決問(wèn)題，使汽輪機(jī)安全高效的運(yùn)行，為生產(chǎn)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。