淺析連續(xù)重整裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)在線(xiàn)高速清洗

余洪濤，童彥彰，史學(xué)義，俞浩

（蘭州石化煉油運(yùn)行一部連續(xù)重整區(qū)，甘肅 蘭州 730060）

1 前言

80 萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置，循環(huán)氫壓縮機(jī)K201 壓縮機(jī)由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠(chǎng)制造，型號(hào)為BCL 607；汽輪機(jī)由杭州汽輪機(jī)廠(chǎng)制造，型號(hào)為NG32/25/0。由于循環(huán)氫壓縮機(jī)K201 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸出增大時(shí)轉(zhuǎn)速上升不明顯，目前重整K201 調(diào)節(jié)汽閥全開(kāi)，進(jìn)汽輪機(jī)的蒸汽量無(wú)法提高，而K201 入口中壓蒸汽流量呈一直減少趨勢(shì)，初步分析汽輪機(jī)有結(jié)垢，經(jīng)分析討論，決定制定方案，在線(xiàn)高速清洗。

2 機(jī)組結(jié)構(gòu)

本汽輪機(jī)型號(hào)為NG32/25/0，主要結(jié)構(gòu)分別為：

（1）NG 為正常進(jìn)汽參數(shù)的背壓式汽輪機(jī)。（2）32 為外缸前區(qū)段為VN32，外缸進(jìn)汽部分內(nèi)半徑為320mm。（3）/25 為外缸后區(qū)段為VN32/25，轉(zhuǎn)子未級(jí)根徑～φ250mm。（4）/0 為外缸無(wú)延長(zhǎng)段。（5）流通部分：汽輪機(jī)本體中做功汽流的通道，包括主汽門(mén)，調(diào)節(jié)汽門(mén)、導(dǎo)管、進(jìn)汽室、各級(jí)噴嘴及汽輪機(jī)的進(jìn)氣管。（6）靜止部分：汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承、調(diào)速機(jī)構(gòu)等。（7）轉(zhuǎn)動(dòng)部分：主軸、葉輪、葉片、盤(pán)車(chē)齒輪、聯(lián)軸器等。

3 汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)及危害

3.1 設(shè)備參數(shù)

（1）連續(xù)重整裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)K201，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 K201 主要技術(shù)參數(shù)

（2）運(yùn)行參數(shù)，見(jiàn)表2。

表2 K201 近期運(yùn)行參數(shù)

表3 清洗過(guò)程數(shù)據(jù)采集

表4 冷凝水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

3.2 積鹽危害

3.2.1 汽輪機(jī)葉片結(jié)垢危害

（1）降低了汽輪機(jī)的效率，增大了汽耗量。（2）由于結(jié)垢，汽流通過(guò)了隔板及葉片時(shí)壓降增加，工作葉片的反動(dòng)度也隨之增加，嚴(yán)重者會(huì)使隔板及推力軸承過(guò)負(fù)荷。（3）結(jié)垢在蒸氣參數(shù)發(fā)生變化時(shí)容易剝落，剝落下來(lái)的垢塊對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪是致命的。并且輕微剝落會(huì)導(dǎo)致動(dòng)平衡發(fā)生破壞，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)增大。

3.2.2 汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的危害

（1）結(jié)垢后，使通流面積減小。若保持主蒸汽參數(shù)不變，蒸汽流量將減小，汽輪機(jī)做功相應(yīng)降低。（2）動(dòng)、靜葉結(jié)垢使其表面粗糙，增大了摩擦損失，又因機(jī)組出力偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，使汽輪機(jī)效率下降。（3）汽輪機(jī)級(jí)段結(jié)垢，降低了理想焓降，增加了反動(dòng)度，轉(zhuǎn)子軸向推力增大，很可能造成推力軸承過(guò)載而發(fā)生事故。 （4）速關(guān)閥、調(diào)速汽門(mén)等部件的閥桿結(jié)垢，可引起閥門(mén)卡澀，在事故狀況下不能切斷進(jìn)汽，從而造成機(jī)組超速。（5）某些具有侵蝕性的積垢對(duì)葉片的耐高溫性能會(huì)產(chǎn)生很大影響。

4 清洗原理及實(shí)施過(guò)程

4.1 清洗原理

汽輪機(jī)通流部分積垢分布于汽輪機(jī)過(guò)熱蒸汽區(qū)域和剛進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)域。通流部分積垢物大部分是爐水中的鹽分，還含有蒸汽所攜帶的雜質(zhì)等，這些物質(zhì)均能溶解于濕飽和蒸汽中。根據(jù)上述特點(diǎn)，將飽和蒸汽或接近飽和的蒸汽導(dǎo)入汽缸，經(jīng)過(guò)作功后，使汽輪機(jī)的所有通流部分葉片都在濕飽和蒸汽區(qū)域工作，鹽垢逐漸被沖刷溶解，葉片得到清洗。由于是背壓機(jī)組，在線(xiàn)清洗葉片的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）清洗時(shí)汽溫和轉(zhuǎn)速的選擇，要保證清洗干凈，要保證潤(rùn)滑油系統(tǒng)盡量少進(jìn)水，保證壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)的安全運(yùn)行；（2）清洗過(guò)程中的軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)、推力軸承溫度、軸向位移、監(jiān)視段壓力變化的監(jiān)測(cè)，以確保在選定的參數(shù)下清洗過(guò)程的安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生；（3）背壓機(jī)組排汽無(wú)法化驗(yàn)，需要安裝臨時(shí)取樣冷卻裝置。

4.2 前期準(zhǔn)備

由于循環(huán)氫壓縮機(jī)K201 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸出增大時(shí)轉(zhuǎn)速上升不明顯，目前重整K201 調(diào)節(jié)汽閥全開(kāi)，進(jìn)汽輪機(jī)的蒸汽量無(wú)法提高，而K201 入口中壓蒸汽流量呈一直減少趨勢(shì)，機(jī)組軸承震動(dòng)不斷升高。

在撰寫(xiě)清洗方案及前期準(zhǔn)備階段，生產(chǎn)降量，控制機(jī)組轉(zhuǎn)速，將主汽門(mén)開(kāi)度維持在80%左右，可有效控制機(jī)組軸承震動(dòng)，保證在準(zhǔn)備階段機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

4.3 清洗階段

（1）降低重整處理量，降低機(jī)組轉(zhuǎn)速。連續(xù)重整裝置處理量降至53t/h，反應(yīng)溫度降至522℃，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速維持在5100rpm 左右，不做大幅度調(diào)節(jié)。

（2）中壓蒸汽降溫清洗。使用裝置自產(chǎn)蒸汽溫度375℃降溫至280℃，降溫速度20 ～25℃/h，每降溫20 ～25℃，需要穩(wěn)定20min 左右再繼續(xù)降溫。臨近280℃時(shí)，降溫速度盡量慢，若280℃時(shí)清洗效果不佳，將繼續(xù)降溫至260℃繼續(xù)觀(guān)察，當(dāng)溫度從280℃降至260℃時(shí)，每降溫5℃后恒溫20min 觀(guān)察清洗效果。

圖1 降溫曲線(xiàn)圖

內(nèi)操監(jiān)控汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、蒸汽用量和蒸汽壓力變化，及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽溫度和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。

壓縮機(jī)崗位監(jiān)控K201 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)等異常情況，立即匯報(bào)處理。

特別注意：中壓蒸汽降溫過(guò)程中，過(guò)熱度維持在20℃以上，即溫度要超過(guò)該壓力下水蒸氣飽和溫度20℃以上。

（3）輪室冷凝水排放。隨著蒸汽溫度的降低，排汽溫度會(huì)首先接近飽和蒸汽溫度，此時(shí)，打開(kāi)輪室排凝閥，及時(shí)排掉輪室內(nèi)的冷凝水，在濕蒸汽吹掃過(guò)程中及時(shí)聯(lián)系化驗(yàn)室取樣分析，每半小時(shí)進(jìn)行一次采樣分析，并有專(zhuān)人做好記錄，通過(guò)透平凝液雜質(zhì)含量初步評(píng)估清洗效果。

圖2 二氧化硅趨勢(shì)圖

圖3 電導(dǎo)率趨勢(shì)圖

圖4 硬度趨勢(shì)圖

圖5 鈉離子趨勢(shì)圖

5 注意事項(xiàng)

5.1 清洗時(shí)注意事項(xiàng)

（1）清洗前，提前試驗(yàn)減溫減壓器的降溫速率，找到閥位及降溫的關(guān)系，防止在實(shí)際操作時(shí)，降溫速率過(guò)快，不受控導(dǎo)致機(jī)組帶水嚴(yán)重，損壞機(jī)組。（2）專(zhuān)人監(jiān)控機(jī)組各運(yùn)行參數(shù)，防止有垢樣脫落造成機(jī)組振動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)。（3）專(zhuān)人監(jiān)控機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)排凝口，冷凝水析出量的變化及水樣的采集，及時(shí)觀(guān)察現(xiàn)場(chǎng)變化。（4）降溫時(shí)接近蒸汽飽和溫度時(shí)需降低降溫速率，每降溫5℃時(shí)要多加觀(guān)察參數(shù)，最后少量溫度變化對(duì)機(jī)組參數(shù)的影響都很明顯。

5.2 后期運(yùn)行注意事項(xiàng)

通過(guò)這次對(duì)結(jié)垢原因分析,結(jié)合積垢的實(shí)際情況,采取了以下防范措施：（1）保證驅(qū)動(dòng)蒸汽品質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量范圍內(nèi)，即控制鍋爐上水值，及時(shí)排污，定期分析蒸汽各參數(shù)指標(biāo)，不合格及時(shí)處理。（2）保證過(guò)熱蒸汽溫度在要求范圍內(nèi)，不合格及時(shí)調(diào)整。防止溫度偏低。（3）加強(qiáng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的處理。采取過(guò)濾效率較高的設(shè)備，進(jìn)一步脫除掉水中的各種雜質(zhì)和離子元素。（4）加強(qiáng)對(duì)除鹽水水質(zhì)監(jiān)控，完善檢測(cè)手段。（5）增加對(duì)凝結(jié)水、給水、爐水、蒸汽中的SiO2的化驗(yàn)監(jiān)督：增加爐水電導(dǎo)率的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和過(guò)熱蒸汽Na+含量的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。（6）加強(qiáng)運(yùn)行人員對(duì)鍋爐運(yùn)行工況的監(jiān)視和調(diào)整，禁止鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行，投入鍋爐汽壓和汽包水位的自動(dòng)調(diào)整裝置，保證蒸汽參數(shù)和汽包水位的穩(wěn)定。加強(qiáng)化學(xué)運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)，定期對(duì)化驗(yàn)儀器進(jìn)行校驗(yàn)，進(jìn)一步提高化驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)組確實(shí)存在結(jié)垢現(xiàn)象，且主要二氧化硅及鈉鹽為主，通過(guò)沖洗，機(jī)組運(yùn)行工況明顯好轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由5100r/min，無(wú)法提升，主汽門(mén)閥位由100%，下降至同轉(zhuǎn)速下主汽門(mén)閥位僅有52%。

機(jī)身振動(dòng)由39μm 下降至15μm；軸承溫度由73℃下降至44℃；軸位移由0.17mm 下降至0.03mm；各項(xiàng)指標(biāo)都恢復(fù)至正常范圍。

該方法清洗汽輪機(jī)快捷有效，僅需要7 ～8 小時(shí)就可恢復(fù)至正常工況，既避免了檢修帶來(lái)的檢修費(fèi)用及巨大工作量，又節(jié)省了檢修時(shí)間內(nèi)停工所帶來(lái)的效益損失，是一種簡(jiǎn)便、切實(shí)可行的好方法。