催化裂化裝置富氣壓縮機組汽輪機結垢原因與解決措施

楊振東 李戈 梁曉玲（呼和浩特石化公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

呼石化280萬噸/年重油催化裂化裝置富氣壓縮機組由離心式壓縮機及背壓式汽輪機組成。壓縮機為2MCL多級水平剖分型系列。汽輪機NG40/32型多級背壓式。自2012年10月投產運行，開工運行后一年后富氣壓縮機工作效率明顯降低。汽輪機轉速無法提高，進汽量明顯降低，汽輪機做功下降，富氣壓縮能力下降，機組貼近喘振線附近工作，無法降低反應壓力，導致反應低差壓甚至負差壓操作，對反再系統造成嚴重威脅，隨時都有切進料的危險。

1 蒸汽輪機結垢的現象及影響

從2013年10月開始富氣壓縮機工況變差,表現為:

1.1 汽輪機調速汽門從58%逐漸至全開。

1.2 汽輪機吃汽量降低，調速汽門全開后，進汽量由平均95t/h下降為平均70t/h左右。

1.3 汽輪機轉速運行由調速汽門為70%時的7000rpm逐漸下降至調速汽門全開轉速為5800—6200rpm左右。

1.4 汽輪機出口蒸汽壓力變大,蒸汽溫度也相應升高。

1.5 汽輪機的軸振動頻繁高報。

1.6 壓縮機壓縮能力下降，不能滿足反應壓力的要求。

2 結垢成份分析

2014年7月10日車間對汽輪機進行了停機檢查、維修，解體后發現汽輪機進汽噴嘴格柵以及最末兩級動葉靜葉片上附著有大量白色硬物，轉子的整體顏色呈褐紅色，使流道變小近20%(兩葉片間距5mm左右,鹽垢近1mm)。對轉子進汽噴嘴格柵和兩級動葉靜葉用水槍沖洗后，轉子葉片、隔板露出了金屬本色，對沖洗水樣分析數據:結垢物質外觀呈炭白色,PH值為11.53，Na+為 58.82mg/L，CO32-為 27.1 mg/L，HCO3-為 29.7mg/L，Mg2+為0.002 mg/L，Ca2+為0 mg/l，Fe3+為0.043 mg/L，PO43-0.5 mg/L，SiO32-為1.5 mg/L，Cl-為4.0 mg/L，SO42-為4.16Mg/L。分析可知結垢物成份應為可溶性的 Na2SO4，Na2CO3，NaCl，Na2SiO3等。

3 結垢原因分析

分析汽輪機的運行參數可知，致使汽輪機結垢的主要原因是:過熱中壓蒸汽攜帶較多的鹽類和其它雜質，通過汽輪機時，進汽噴嘴格柵和動靜葉流道的金屬表面會形成一層氧化膜，吸附能力較強，鹽類和雜質會停留下來析出成垢層[]。

汽包的爐水中含有較多的可溶性鹽類及懸浮物，隨著蒸汽的不斷產生，爐水逐漸濃縮，爐水含鹽量、堿度逐漸增加，大量化學膠體粒子上升到汽水分離表面，爐水蒸發會產生微小氣泡，由于表面張力的緣故不易破碎，相互之間難以結合，氣泡逐漸變大，最終聚集在汽水分離界面上，形成泡沫層，引起蒸汽攜帶霧沫和汽水共沸，致使飽和蒸汽中含有較多的水分、鹽類和其它雜質，當飽和蒸汽進入蒸汽過熱爐和余熱鍋爐過熱后，蒸汽溫度不斷升高，超過對應的飽和蒸汽溫度[]。蒸汽攜帶的水分被逐漸蒸發，析出的結晶鹽和高濃度鹽液，隨過熱蒸汽進入汽輪機，高速通過噴嘴格柵、動靜葉和蒸汽流道。蒸汽經做功后降溫降壓，使得更多的鹽析出，并附著在在汽輪機流道的所有構件。

4 蒸汽品質的影響因素及控制措施

4.1 影響蒸汽品質的因素

蒸汽中鹽份主要來自于:1.飽和蒸汽中帶有含有鹽份的爐水水滴；2.可溶性鹽類可溶于蒸汽。但對于中壓汽包,蒸汽品質差主要是由于蒸汽帶水造成的[]。

影響蒸汽帶水的主要因素有:

4.1.1 汽包液位控制不合理致使蒸汽品質惡化。汽包液位越高，汽水在分離沉降時空間越小。在產汽過程中，重力使蒸汽攜帶的水滴下落。液位太高，蒸汽攜帶的水滴由于沉降空間不足而不易下落，易被蒸汽所攜帶。液位太高嚴重影響汽水分離效果，使蒸汽品質的惡化[]。液位太低，連續排污失效，汽水分離界面上的可溶性鹽類及懸浮物，不能排出致使蒸汽攜帶大量可溶性鹽類及懸浮物，致使蒸汽品質惡化。

4.1.2 汽包壓力控制不穩定致使蒸汽品質惡化。汽包壓力越高，蒸汽壓力越高，飽和水的表面張力越小，水膜易被破碎為細小水滴，使產生的飽和蒸汽與水的密度差越小，汽包內汽水分離越困難，蒸汽攜帶水滴的能力增強，蒸汽更易帶水帶鹽。汽包壓力急劇波動會導致過熱蒸汽帶水，當汽包壓力驟降時產生汽水共沸，產汽量大，蒸汽線速高，過熱蒸汽攜帶大量水滴，嚴重時產生水沖，導致汽輪機事故。

4.1.3 汽包超負荷致使蒸汽品質惡化。汽包負荷增加，蒸汽線速增大，帶水能力增強。

4.1.4 汽包爐水含鹽量超標致使蒸汽品質惡化。加藥不均勻、排污不及時使爐水中含鹽量增加，增加到某一值時，蒸汽濕度迅速增加。負荷愈高，臨界爐水含鹽量愈小[]。

4.1.5 汽包汽水分離裝置機械損壞致使蒸汽品質惡化。汽水分離效果差，蒸汽濕度大，含水多。

4.2 控制蒸汽品質的措施

4.2.1 調整各汽包的運行工況,嚴禁汽包超負荷、超壓運行；

4.2.2 平穩調整各汽包工況,嚴禁汽包負荷和壓力大幅度波動,及時判斷汽包汽水分離裝置是否正常。

4.2.3 在汽包液位正常范圍內，保證連續排污正常，控制低液位，增加汽包的蒸汽空間高度。

4.2.4 確保連續排污和定期排污正常，降低爐水含鹽量。

5 汽輪機結垢后不解體在線汽洗處理

在線汽洗技術，即將低壓飽和蒸汽通過汽輪機入口處高低壓蒸汽聯通線，并進汽輪機入口，在臨界轉速一下對汽輪機的流通部分進行沖洗。

5.1 清洗原理

汽輪機通流部分積垢分布于汽輪機過熱蒸汽區域和剛進入飽和蒸汽區域。通流部分積垢中50%是爐水中的鹽份，40%是氧化銅，10%是所攜帶的雜質，均能溶解于濕飽和蒸汽中[]。將低壓飽和蒸汽并入汽輪機，經過作功后，汽輪機的通流部分葉片都在濕飽和蒸汽區域工作，鹽垢被沖刷溶解，葉片得到清洗。

5.2 清洗方法

汽輪機轉速控制在2000—3000r/min左右，用放空閥控制排汽壓力在0.4—0.5MPa左右，因為是背壓式汽輪機，沖洗時汽輪機的通流部分葉片都在濕飽和蒸汽區域工作，各級動靜葉片反動度增加，軸向推力增加，有可能使推力軸承過負荷[]。注意機組軸位移，必要時用反飛動閥控制機組負荷。通過中壓蒸汽系統對低壓飽和蒸汽溫度進行調整，由于裝置正在運行，溫度不能降的太低，可利用汽輪機入口管線淋冷卻水調整，在蒸汽降溫和降壓的過程中注意機組運行的狀況、軸系振動、軸向位移和推力軸瓦溫度變化情況，緩慢平穩沖洗。

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