淺談汽輪機結垢的影響及預防措施

李蕾 高榮（陜西渭河煤化工集團有限責任公司，陜西渭南714000）

0 引言

2019年8 月，渭化集團在一二期合成氨、尿素、甲醇裝置大檢修過程中，多臺汽輪機在拆檢過程中發現葉片結垢嚴重，認真梳理近來年幾臺汽輪機檢修情況，特別是S2蒸汽驅動汽輪機，動靜葉片結垢、腐蝕日益加劇，該問題嚴重影響汽輪機的使用效率、使用壽命，甚至于對其的使用安全性產生影響。本文主要針對于汽輪機結垢情況進行分析并具有針對性的提出響應的解決方案，能夠在最大程度上提升其的使用效率以及使用安全性，讓其能夠長時間高負荷的進行運轉，為企業發揮應有的經濟效益。

1 汽輪機結垢的影響

汽輪機在化工生產、火力發電等行業有著十分重要的地位，其在應用的過程中出現結垢情況則會造成以下幾個方面的影響。第一，汽輪機在使用的過程中出現結垢情況會造成其內部的通流面積減小，從而造成汽輪機整體的工作效率降低，影響汽輪機的正常使用。以及根據有效的數據可知，汽輪機的動靜葉在運轉中，結垢的厚度每增加0.11 毫米，汽輪機的工作效率將會降低3%～4%。第二，造成設備的損壞。汽輪機在應用的過程中其所產生的結垢中有部分侵蝕性的結垢，這些結垢會對汽輪機本身產生侵蝕，損壞設備[1]。第三，造成一定的安全隱患，結垢累計過程會造成汽輪機運作過程中轉子軸向力增大、推力軸承過載出現設備故障，若緊急切斷系統或調節系統結垢，則可能造成調節閥、速關閥卡澀，在運行調整或需要緊急停車時不能快速動作而造成意外事故。所以結垢不僅對設備整體的使用產生影響，甚至造成安全隱患。

2 汽輪機結垢清理方法

汽輪機結垢的清除是保證機組設備正常運行、消除隱患的必要前提，常用清除結垢有以下三種方法。

2.1 飽和濕蒸汽在線清洗

這種方法要求汽輪機轉子能夠承受較強沖擊能力，一般多用于化工行業小功率、高轉速的汽輪機清理。在汽輪機運轉的工況下進行清洗，濕蒸汽的比重大，對葉片的沖擊力很強，特別是末級葉片的進汽濕度會更大，甚至可能產生大量明水。為了減小對末級葉片的沖擊，必須對進入汽輪機的蒸汽溫度進行合理控制，保證過熱度20～25℃為宜。汽輪機進行在線清洗時的工況與正常運行工況相差較大，隨著清洗過程的進行蒸汽的壓力會有波動，應該根據蒸汽壓力隨時調節蒸汽溫度，根據排汽飽和程度來判斷進汽溫度是否合理。

2.2 機械清理

這種方法需要對汽輪機解體后，吊出轉子、隔板后進行，常選擇在機組大檢修時進行，一般采用噴砂方法清理，結垢不是很嚴重的情況下，也可以采用人工打磨清理來節約能成本，但清理效果遠不如噴砂效果好。汽輪機轉子清理后建議對其進行無損檢測和動平衡，用于確認是否存在潛在缺陷和防止清理后造成轉子運行平衡。

2.3 化學清理

這種方法也需要設備拆檢后進行，一般采用5%稀釋鹽酸或檸檬酸，均勻噴灑到結垢表面，20分鐘用加壓水沖洗即可，如效果不佳，可反復清理。但這種方面對設備有一定腐蝕，影響汽輪機運行壽命。

3 汽輪機結垢原因分析

汽輪機在運作的過程中能夠為設備提供充足的動力，保證設備能夠更加穩定持續的運轉，而汽輪機在使用的過程中出現結垢情況將會在極大的程度上影響汽輪機的正常使用，甚至在部分情況下，會造成使用人員的安全事故。故而，針對于汽輪機在使用過程中產生結垢的因素進行分析，能夠輔助相關人員解決或者緩解汽輪機結垢問題，讓汽輪機能夠更好的穩定運行。現階段，汽輪機在使用的過程中易于出現結垢情況有以下幾方面的因素。

3.1 過熱蒸汽品質較低

過熱蒸汽品質不高指的是汽輪機在運作過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，蒸汽在汽輪機中運轉的過程中，會由于減壓增壓等活動造成其從水蒸氣中分離，進而造成結垢情況。以及，部分鍋爐在經過長時間的高負荷使用后，其設備會產生一定的損壞，造成其所產生的蒸汽的品質下降，攜帶Na+、SiO2離子嚴重超標，大量的含有較多雜質的蒸汽進入汽輪機中，當蒸汽在汽輪機流通部位膨脹做功時，機組參數降低、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，沉積在噴嘴、動葉片和進汽閥等通流部件表面上，形成鹽垢，影響汽輪機的使用質量。

3.2 設備管理不當

設備管理不到位，影響設備的正常使用，而設備在存在一定隱患進行運轉的過程中易于出現運作不穩定情況，提升其結垢的可能性[2]。如，在進行設備使用前，相關的管理人員沒有對設備的密封性進行檢測，造成鍋爐閥門等地出現滲漏情況，而滲漏部分的雜質會對鍋爐所產生的蒸汽產生污染，造成蒸汽中含有較多的雜質，進而易于形成結垢情況，影響汽輪機的正常使用。

3.3 設備操作不規范

汽輪機在運作的過程中需要工藝操作人員的控制與操作，而部分經驗不足的員工在工作的過程中沒有按照汽輪機的使用規范進行汽輪機的操作使用，難以保證汽輪機運作的高效性與安全性，進而提升汽輪機使用過程中結垢的可能性。

4 汽輪機結垢預防措施分析

汽輪機在使用的過程中其產生結垢情況，將會對汽輪機的使用效率甚至于汽輪機的使用安全性產生影響。在上文的敘述中，本文針對于易于造成汽輪機結垢情況的幾個因素進行分析，而在本段的敘述中，將針對上文所分析出的內容更具有針對性的提出響應的解決方案，以保證汽輪機能夠正常的投入使用。

4.1 提升蒸汽品質

完善企業分析化驗體制的完善程度，要求其相關人員在汽輪機運轉的過程中需要嚴格的對其所產生的蒸汽進行全方位的監督，并在蒸汽產生特殊情況時，及時的進行采樣與檢測。在最大程度上降低不合格蒸汽進入汽輪機的可能性，從而降低其產生結垢情況的可能性，讓其能夠更好的投入到使用中。

4.2 重視設備的維護管理工作

設備的質量是決定汽輪機運行質量的重要因素，對設備的維護也能夠在較大程度上降低設備產生泄漏，結垢等情況的幾率，讓設備能夠更好的投入使用。第一，相關單位在發展的過程中需要制定響應的設備管理要求，以及相應的責任制度。要求設備管理人員按照設備的管理要求嚴格的進行設備的管理工作。同時，要求設備管理人員對于設備的使用情況，設備的維修保養等方面的信息進行詳細的數據記錄[3]。為設備的后期維護、改裝等提供相應的信息支持。第二，完善設備監督制度，對設備的使用情況進行實時的監督，并在設備產生問題的第一時間向相關人員進行反饋，降低企業的損失，保證受損設備能及時的進行更換與維修。讓汽輪機在使用的過程中能夠盡可能的保證自身的高效運轉，為設備提供相應的動力支持。

4.3 重視工藝操作人員的培養工作

工藝操作人員按照設備使用要求進行設備的操作，能夠在一定程度上降低設備錯誤使用的可能性，讓設備能夠更加高效的投入使用，提升設備的使用安全以及使用壽命，降低其產生結垢的可能性。這要求相關部門在設備使用前需要對工藝操作人員進行更加系統詳細的操作規范培訓教育。最好能夠進行相關的模擬演示，使工藝操作人員能夠更加的熟悉汽輪機的操作要求，從而更順暢高效的對設備進行使用。

5 結語

汽輪機的安全平穩運行，對整個化工生產裝置有著十分重要的作用，而汽輪機在使用的過程中出現結垢情況則會在極大的程度上影響汽輪機的正常使用。而針對易于造成汽輪機結垢情況的因素進行分析，并制定相應的預防措施能夠輔助相關人員更具有針對性的解決問題，使汽輪機安全高效的運行，為生產裝置的安全穩定運行提供重要保障。