工業汽輪機結垢在線清洗實例

摘 要：工業汽輪機在化工、化肥、熱電等各類企業都用廣泛的應用，但作為大型機組，一旦出現蒸汽品質差等問題，造成結垢，拆機組進行除垢是非常麻煩，也耽誤大量檢修時間，本篇介紹一起汽輪機高速情況下進行在線清洗的實例。

關鍵詞：汽輪機結垢；在線清洗；

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

0 引言

內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司世林化工分公司空分系統采用四川空分設備制造公司的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、脫鹽水水質不達標等因素，造成汽輪機結垢嚴重，系統負荷系統負荷受到嚴重影響。我車間采用在線降低蒸汽溫度的方法進行了多次清洗，取得了明顯效果。

1 結垢的判斷和原因

我公司空分車間汽輪機（杭汽，ENKS50/63/25/56，4.80MPa，430℃，118.3t/h，抽氣27.5t/h，功率24164KW，轉速4766rpm）開車后出現轉速不能達到設定轉速現象。蒸汽壓力4.5MPa時轉速僅為4600rpm，而此時調節氣閥已全開，汽輪機只能維持正常負荷的80%左右。經對比發現以前在進汽壓力為4.5MPa時輪室壓力為3.0～3.2MPa，近期在4.5MPa時已高達4.2MPa，輪室壓力有明顯升高。此外對比進蒸汽與冷凝液的電導率、SiO2等指標發現都有明顯升高，由此判斷汽輪機通流部分積鹽結垢，流通不暢，導致汽輪機做功能力下降，使得機組不能滿負荷運行。

由于開車前期，中壓蒸汽品質一直不佳，經常出現Na、SiO2等超標現象，且蒸汽壓力、溫度頻繁波動。當過熱蒸汽品質不良時，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，當蒸汽在通流部分膨脹做功時，參數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構的SiO2，而SiO2有很強的結垢能力，結垢層非常堅硬，不溶于水。

2 汽輪機結垢的危害

汽輪機結垢會使得通流面積減少，造成做功能力下降，動靜葉結垢會使得其表面粗糙，增加了摩擦損失，使得效率下降，結垢厚度每增加0.1mm，汽輪機級效率約下降3%左右，同時積垢也會造成轉子軸向力增大、推力軸承過載而誘發事故。若速關閥、調節汽閥閥桿結垢，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，將汽輪機進汽溫度降低到稍高于其對應飽和溫度，做功后產生濕蒸汽，沖刷結垢葉片，將鹽垢溶解。積鹽被濕蒸汽中凝結水帶走而得以清除，而當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：利用后系統短期停車機會，適當降低空分負荷，鍋爐將蒸汽壓力降低到4.0～4.5MPa，同時嚴格控制溫度高于其對應的飽和溫度20～30℃，即260～290℃，使得調節氣閥始終接近全開位置，以達到最佳沖洗效果。

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

4 在線清洗經過

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

第一階段：系統降低負荷，蒸汽降溫階段（20：00～21：10，約70min）20時，在后系統停車情況下，首先降低系統負荷。將空壓機出口壓力降為0.50MPa（設計指標0.53MPa），增壓機一、二、三段出口壓力降低為0.96MPa、2.00MPa、4.40MPa（設計指標1.18MPa、2.59MPa、6.9MPa），分餾系統保持低負荷運行。聯系調度緩慢降低蒸汽溫度，控制降溫速率2～3℃/min，目標降至4.0MPa，270℃。通知現場人員打開沿途蒸汽導淋進行疏水，中控人員密切監控汽輪機各工藝參數變化，若有異常情況立即通知調度暫停降溫。

第二階段：汽輪機清洗過程（21：10～23：30，約140min）21時10分，蒸汽已降至4.0MPa，275℃時（調節汽閥開度95%），汽輪機進入清洗階段，隨著時間的變化，觀察SiO2的含量應先逐步升高后開始下降，當下降到接近正常值或者不再下降時，清洗即可結束。

第三階段：清洗結束恢復負荷（23：30～00：40，約70min）23時30分，汽輪機清洗結束后，聯系調度逐步恢復蒸汽壓力和溫度，壓縮機、分餾系統恢復至原有負荷。此時輪室壓力由之前的4.1MPa已降為3.0MPa，調節氣閥開度由原來的95%變為75%。

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

從以上分析數據可以看出，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，汽輪機負荷調節有了明顯的裕量。

利用接近飽和濕蒸汽的方法對汽輪機進行在線清洗，可節約檢修時間，且無需檢修材料等，方便實用。若結垢較為嚴重，還需要多次清洗才能達到較好的除垢效果。但結垢的根本問題還在于蒸汽品質變差，只有解決蒸汽品質問題，才能防止汽輪機結垢發生。

參考文獻：

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[2]孫毅，呂榮強，李開華.工業汽輪機在熱電廠中的應用[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。