利用飽和蒸汽清洗汽輪機結垢

文秋芬 石浩亮

摘 要：汽輪機在化工、熱電等各類企業都有廣泛的應用，作為大型機組，一旦蒸汽品質出現問題，容易造成汽輪機結垢，大大影響機組運行效率，而拆機組進行除垢異常麻煩，同時也耽誤大量檢修時間。在不拆檢機組的情況下利用飽和蒸汽對機組葉片結垢進行清洗，取得明顯效果。

關鍵詞：汽輪機;飽和蒸汽;清洗

柳州化工股份有限公司雙加壓硝酸生產裝置于2013年6月正式投入使用。該裝置“四合一”機組汽輪機為杭汽NK40/50/20凝汽式汽輪機，功率8905KW，轉速7130rpm，由4.0Mpa、420℃過熱蒸汽驅動，排氣壓力為0.0118Mp。自2017年11月，在調速閥開度已達100%情況下汽輪機負荷逐漸降低，同時汽輪機的輪室壓力卻緩慢上漲至3.2Mpa。

經對比發現，2016年輪室壓力在2.6Mpa左右，近期輪室壓力明顯升高。設備人員對汽輪機運行的各項指標進行排查，除汽輪機轉速持續下降外，機組振動、軸位移等各項指標都在正常范圍。工藝人員則比對進口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轉。

汽輪機積鹽結垢的原因及危害

當過熱蒸汽品質不佳，帶有雜質時，多是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。而過熱蒸汽進入汽輪機后，由于蒸汽在汽輪機內膨脹作功，蒸汽的壓力和溫度逐漸下降，蒸汽中的鈉鹽和硅酸等雜質的溶解度隨蒸汽壓力降低而減小，故蒸汽攜帶鹽分的能力逐漸減弱。當其中某種物質的溶解度降低到低于蒸汽中該物質的含量時，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。汽輪機結垢危害如下：

1、降低了汽輪機的效率，增加了汽輪機的汽耗量。

2、汽輪機的某些級段出現結垢時，則會導致前面幾級的理想焓大幅度減少，由此會引起反動度增加，轉子軸向的推動力會相應增大，這樣極有可能引起推力軸承過載，容易引發安全事故。

3、鹽垢附著在汽門桿上，容易使調速汽門桿產生卡澀。當汽門等部件的門桿位置處發生結垢時，會造成汽門卡塞，在事故狀態下無法切斷進汽，這樣會造成機組超速

4、蒸汽中的雜質在汽輪機內冷凝后所形成的水滴或沉積物具有腐蝕性，則將損壞汽輪機的汽門、噴 嘴、葉片等部位，還會侵蝕汽輪機的前幾級葉片。

汽輪機利用低壓飽和蒸汽清洗

經過一定時間的工藝參數對比和機組運行情況監測后，決定在系統停車更換鉑網期間利用低壓飽和蒸汽0.6MPa對汽輪機進行反向清洗，具體步驟如下：

1、汽輪機停車后，繼續盤車直至氣缸溫度降低到100℃以下;

2、拆下汽機缸體下部導淋短節，向汽輪機加入除氧水，直到蒸汽冷凝器的液位指示呈上漲趨勢時，則停止加水，開始對汽輪機進行泡洗。

3、拆下汽機缸體下部另一處導淋短節，向汽輪機通入0.6MPa飽和蒸汽，對汽輪機進行蒸汽煮洗。期間，分析人員每隔2小時對汽輪機缸體下部導淋取樣1次，監測水中的不溶物、總固體情況。

4、觀察水中不溶物的分析數據，無上升趨勢時，停止加蒸汽，自然冷卻至常溫，然后打開汽輪機所有導淋閥，排盡冷凝液。

5、用壓縮空氣吹除汽輪機內的冷凝液后關閉汽輪機缸體下部導淋閥。

這次清洗持續了51個小時，最終排出的冷凝液中總固體含量由5000mg/l降至20mg/l左右。在2月27日系統開車后，從蒸汽透平的使用效果來看，此次清洗效果良好。對比停車前，在汽輪機進口蒸汽流量相同時，清洗后汽輪機輪室壓力為2.0Mpa，而清洗前汽輪機輪室壓力為3.2Mpa;清洗后汽輪機調速閥位為60%，清洗前汽輪機調速閥位為100%。

蒸汽品質如何保證

雙加壓硝酸生產裝置汽包副產中壓蒸汽，“四合一”機組的汽輪機驅動除啟動時采用外供中壓蒸汽，在運行正常后則采用自產的中壓蒸汽。自產蒸汽的鍋爐給水有自產冷凝液及補充脫鹽水，為防止鍋爐結垢還向鍋爐加入一定濃度的磷酸三鈉。影響自產蒸汽品質則可能是自產冷凝液、補充脫鹽水、鍋爐加藥、排污等因素。針對這幾因素，工藝人員制定以下幾點要求來保證蒸汽品質：

1、增加汽輪機冷凝液中總固體、SiO2含量的日常監測，防止因為凝汽器列管內漏，循環水進入冷凝液管線，污染水質。

2、加強補充脫鹽水水質日常監測。

3、定期、定時進行鍋爐排污工作，嚴格控制汽包內總固體含量不超過300mg/l

4、此次清洗取樣過程發現冷凝液樣品比較凝滑，初步分析磷酸三鈉藥量過多，重新要求崗位在保證汽包PH值控制在9.4-11的前提下，減少藥劑磷酸三鈉的用量，必要時采取給鍋爐給水添加藥劑聯胺。