關于合成壓縮機油泵透平葉輪殘留物的研究

柴金龍　羅干云

摘 要：重慶卡貝樂公司擁有一套年產85萬噸天然氣制甲醇裝置，采用英國戴維公司技術包設計，生產中大約需30噸/小時的中壓蒸汽，由熱動部煤鍋爐供應，蒸汽主要用于驅動透平和作為工藝原料。本文對合成壓縮機油泵透平葉輪上的殘留物進行了定性定量分析，推斷出殘留物主要成分有Fe2+、磷酸鹽、硅等，根據殘留物成分，分析了其成因，并提出了控制措施。

關鍵詞：Fe2+；磷酸鹽；硅酸鹽；汽水分離器

我司在檢修合成壓縮機油泵透平時，發現透平葉輪上附著有較多紅色殘留物，為了解殘留物成分、來源，我們對該物質進行了研究，并提出了解決辦法。

1 殘留物物理化學性質

殘留物外觀呈淺紅色泥狀顆粒，經試驗只有部分溶于“王水”中（濃鹽酸和濃硝酸按體積比3：1組成的混合物）。根據脫鹽水成分和前期對爐水、蒸汽分析數據，及殘留物物理性質，初步判斷合成壓縮機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的含量，將溶解液進行定容，測定結果見下表。[2]

殘留物不溶于王水的物質，初步估計可能是二氧化硅。殘留物中鐵含量有16.55%，說明目前蒸汽殘留物已引起設備的輕微垢下腐蝕。殘留物中含有9.47%磷酸鹽，根據運行工況，磷酸根應是蒸汽中含磷酸根所致。殘留物可溶性硅酸鹽含有0.175%，運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，蒸汽中的微量雜質會附著于催化劑之上，堵塞微孔，影響反應速率，甚至會使催化劑壓差過大，過氣量減小，增大壓縮機功耗等；堵塞蒸汽系統儀表引壓管，引起儀表計量不準，嚴重時影響工藝參數的準確性，可能引發生產事故；附著于汽輪機的噴嘴及葉輪上，使透平做功效率下降，耗汽量增大，甚至引起機組振動增加，導致壓縮機停車；若蒸汽用于加熱介質，附著于換熱器內壁，嚴重影響換熱效果，甚至形成電位差，造成電化學腐蝕，給設備安全運行帶來極大隱患。

3 該物質的來源分析

從合成壓縮機透平油泵葉輪殘留物樣可以預測蒸汽系統的其它設備可能也存在著不同程度的結垢現象，同時也反映當時蒸汽品質出現了問題。

①在我司的蒸汽系統中，該小油泵透平的蒸汽全部來源于熱動部煤鍋爐，而其他蒸汽用戶的蒸汽來源于熱動部煤鍋爐與甲醇裝置自產蒸汽混合后的蒸汽（熱動部蒸汽約只占蒸汽總量的13%），且從其他蒸汽用戶處也發現有少量的該類沉積物（2017年4月7日檢修鼓風機透平時發現有少量沉積），但不太多；②從以上現象上可以初步判斷，可能是熱動部煤鍋爐蒸汽出現了帶水現象，導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，長時間后造成了一些腐蝕的結果；③針對這些情況，公司馬上安排對熱動部備用的1號煤鍋爐汽包打開檢查，果然發現其汽水分離器有4個出現了傾倒。當汽水分離器傾倒后，蒸汽與爐水的分離受到影響，致使蒸汽帶水嚴重，爐水中的雜質隨蒸汽遷移到后端用戶，造成了前面所描述的情況；④檢修完一臺煤鍋爐后，公司將運行的2號煤鍋爐也停下進行了檢查，發現其汽水分離器傾倒了 10個（總共有14個，汽水分離器與汽包之間采用的是點焊，長期在震動情況下被震倒，本次檢修中對其進行了加固，全部滿焊，增加了抗震性），檢修完投用后，再也沒有出現類似現象。

此外，我們還發現熱動部煤鍋爐加藥保護的不規范現象，原來加藥方式為配置高濃度的磷酸三鈉溶液，采用間歇式沖擊性投加的方式，每班投加一次，每次投加5分鐘，這就導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，當蒸汽帶水時，這些雜質就帶到了用戶處，給生產造成了影響。這也是該殘留物沉積的原因之一。

4 提高蒸汽品質措施

①加強對過熱蒸汽、爐水、脫鹽水電導率、二氧化硅、磷酸根、鈉離子等的監測，當檢測到蒸汽品質出現異常情況時，及時進行調整處理；②提高脫鹽水水質，減少鍋爐給水中的雜質，保證蒸汽源頭的鍋爐給水品質良好；③加強設備強防性維修，檢修中增加對汽包、除氧器等設備情況進行檢查的內容，防止設備故障造成蒸汽品質下降；④加強鍋爐排污。降低爐水含鹽量、硅含量，定期排污排除爐水中水渣。鍋爐運行人員在排污時，應嚴格執行各技術標準規定和運行操作的各項操作規程；⑤規范鍋爐加藥方式。由過去高濃度沖擊式投加改為低濃度連續性投加，杜絕了個別時段藥品超投現象；⑥在日常巡檢過程中對蒸汽透平用戶運行情況加強檢查，透平運行時的振動和噪聲情況要及時判斷和調整。如因蒸汽品質問題影響透平的運行，可采取加大進口蒸汽的置換，提高蒸汽的品質必要時可切換至電泵運行。

5 結論

從油泵透平葉輪上的垢樣分析結果表明，設備故障及蒸汽中磷酸鹽及硅酸鹽控制不好是蒸汽品質差的主要原因，日常運行中應加強鍋爐產汽指標的控制，特別是加強鍋爐給水、加藥、排污、液位等參數的監控，按時取樣分析，避免雜質附著于透平葉輪造成做功效率低、運行不穩定甚至損壞機組等異常情況發生。

參考文獻：

[1]田景君.分析化學[M].北京：化學工業出版社，2001：42

[2]劉珍.化驗員讀本[M].北京：化學工業出版社，2000：42

作者簡介：

柴金龍（1984- ），男，大專，助理工程師。