催化裂化裝置汽輪機結垢在線清洗成功實例

赫 兵，張月紅，寧德君，劉愛南

（中國石化錦西石化公司機械動力處，遼寧葫蘆島125001）

工業汽輪機在石油化工、發電等行業都有廣泛的應用，汽輪機作為原動機的富氣壓縮機組是煉油企業催化裝置的核心關鍵設備，其運行質量的優劣直接影響到裝置的正常生產［1］。某石化公司重油催化裝置汽輪機型號為NG40/32/0，為杭州汽輪機廠產品。2016 年10 月檢修，11 月份開工運行至2018 年9 月19 日，出現耗氣量增加、提速困難，汽輪機轉子軸振動值逐步攀升等情況，已經對反應壓力控制產生制約的不利影響。若輪室壓力繼續上升，會產生汽輪機出力效率降低、耗汽量增加、汽輪機提速困難、轉速逐漸下降、軸向推力增大等問題，對富氣壓縮機的正常運行造成影響，并進一步影響反應壓力的控制，迫使裝置降量低負荷運行直至汽輪機檢修處理。

1 汽輪機結垢采用在線清洗的論證

1.1 汽輪機通流部分結垢的判斷和成因

重油催化裝置汽輪機在2016 年11 月份檢修開工初期，輪室壓力在2.0 MPa 左右，至2018 年5月輪室壓力緩慢上升至2.5 MPa。截至9 月19 日，輪室壓力最高達3.4 MPa,主汽門開度最高達90%以上，汽輪機振動值最高達50 μm，已經出現耗氣量增加、提速困難的現象。汽輪機入口為過熱蒸汽，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，當蒸汽在通流部分中膨脹做功時，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［2］，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。

1.2 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，動靜葉片結垢會使得其表面粗糙，增加摩擦損失，使效率下降，結垢厚度每增加0.1 mm，汽輪機級效率約下降3%左右，同時積垢也會造成轉子動不平衡、軸振動大；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。

1.3 汽輪機在線清洗的原理：

在線清洗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［3］。

1.4 汽輪機在線清洗的方法：

汽輪機結鹽在線清洗時，采用1.0 MPa 低壓蒸汽，通過調節減溫水量，控制蒸汽溫度高于其相應壓力下飽和溫度20 ℃，汽輪機轉速控制在低速運轉范圍內，不超過1 000 r/min［4］。

2 汽輪機結垢在線清洗的實施

2.1 前期準備工作

（1）編制技術方案及操作卡，按程序進行審批，對操作人員進行培訓；

（2）汽輪機背壓蒸汽線排凝閥接臨時采樣器，以對排汽進行采樣分析，對汽輪機在線清洗效果進行跟蹤分析；

（3）提前聯系質檢化驗部門，準備每0.5 h 分析1次汽輪機排汽中鈉離子、SiO2含量及電導率；

（4）準備《汽輪機排汽采樣分析記錄表》及《汽輪機操作參數記錄表》，以對分析數據、操作參數進行記錄，對汽輪機在線清洗效果進行跟蹤分析；

（5）汽輪機清洗期間，鍋爐產3.5 MPa 過熱蒸汽量將降低至105 t/h，同時汽輪機不消耗3.5 MPa蒸汽，系統中、低壓蒸汽系統的平衡情況會發生變化，為維持3.5 MPa 與1.0 MPa 蒸汽系統平衡，裝置外減溫減壓器補汽量將由15～20 t/h 增加至35～45 t/h，同時1.0MPa蒸汽需要系統補充30 t/h。對此需同生產部門共同制定汽輪機清洗操作期間3.5 MPa及1.0 MPa蒸汽系統的運行方案［5］。具體變化情況見表1。

（6）配制臨時管線，以滿足汽輪機在線清洗工藝流程要求。具體情況見圖1。

表1 蒸汽系統調整變化情況

圖1 汽輪機在線清洗工藝流程

2.2 在線清洗主要過程

（1）壓縮機崗位將汽輪機進、排汽與系統連接閥門關閉，背壓蒸汽改至放空。檢修單位拆解汽輪機與壓縮機的聯軸器。

（2）壓縮機崗位引臨時線蒸汽至速關閥前脫水，待汽輪機機體溫度降至300 ℃，汽輪機開機，控制汽輪機轉速1 000 r/min。

（3）反應崗位調節汽輪機入口臨時線蒸汽減溫水流量，緩慢降低臨時線過熱蒸汽溫度，在降至200 ℃以前，控制過熱汽降溫速度≯50 ℃/h，降至200 ℃后，控制過熱蒸汽降溫速度≯10 ℃/10 min，最終控制過熱蒸汽溫度較其對應壓力的飽和溫度高20 ℃，具體指標見表2。

表2 飽和蒸汽溫度壓力對應表

（4）壓縮機崗位每0.5 h 用臨時采樣器對汽輪機出口凝汽進行采樣，并通過質檢化驗部門進行分析，及時記錄分析數據，見表3。

表3 汽輪機清洗前后排氣凝結水分析

（5）壓縮機崗位每0.5 h記錄汽輪機參數。

（6）汽輪機出口凝汽分析結果先呈上升趨勢，經歷峰值后逐漸降低，當連續2次分析數據變化不大時，在線清洗結束。或現場觀察排汽凝液清潔程度，確認后停止清洗。分析曲線見圖2。

圖2 汽輪機清洗前后排氣凝結水分析曲線

（7）班長通知調度，裝置汽輪機在線清洗操作結束，準備恢復正常生產。

3 富氣壓縮機組試車開車情況

清洗后，試機過程各項參數正常，達到2016年11 月份檢修后首次開機時的狀況，可判斷出在線清洗取得了明顯效果。試機開機過程中，汽輪機的振動、位移、軸承溫度均無明顯變化，輪室壓力明顯降低，汽輪機負荷調節有明顯的裕量。

重催裝置于2018 年9 月27 日加工量提高到195 t/h，富氣壓縮機轉速為6 530 r/min，汽輪機入口中壓蒸汽壓力3.81 MPa，出口背壓蒸汽壓力0.92 MPa，輪室壓力1.7 MPa，耗汽量為42 t/h，汽輪機4 點振動值分別為22.4、23.1、12.0、11.2 μm，運行效果良好。

4 結束語

此次重油催化裝置汽輪機在線濕蒸汽清洗，節約了檢修時間和檢修費用，解決了蒸汽品質問題，防止了汽輪機結垢。