淺析連續重整裝置循環氫壓縮機在線高速清洗

余洪濤，童彥彰，史學義，俞浩

（蘭州石化煉油運行一部連續重整區，甘肅 蘭州 730060）

1 前言

80 萬噸/年連續重整裝置，循環氫壓縮機K201 壓縮機由沈陽鼓風機廠制造，型號為BCL 607；汽輪機由杭州汽輪機廠制造，型號為NG32/25/0。由于循環氫壓縮機K201 汽輪機轉速調節輸出增大時轉速上升不明顯，目前重整K201 調節汽閥全開，進汽輪機的蒸汽量無法提高，而K201 入口中壓蒸汽流量呈一直減少趨勢，初步分析汽輪機有結垢，經分析討論，決定制定方案，在線高速清洗。

2 機組結構

本汽輪機型號為NG32/25/0，主要結構分別為：

（1）NG 為正常進汽參數的背壓式汽輪機。（2）32 為外缸前區段為VN32，外缸進汽部分內半徑為320mm。（3）/25 為外缸后區段為VN32/25，轉子未級根徑～φ250mm。（4）/0 為外缸無延長段。（5）流通部分：汽輪機本體中做功汽流的通道，包括主汽門，調節汽門、導管、進汽室、各級噴嘴及汽輪機的進氣管。（6）靜止部分：汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承、調速機構等。（7）轉動部分：主軸、葉輪、葉片、盤車齒輪、聯軸器等。

3 汽輪機運行參數及危害

3.1 設備參數

（1）連續重整裝置循環氫壓縮機K201，主要技術參數見表1。

表1 K201 主要技術參數

（2）運行參數，見表2。

表2 K201 近期運行參數

表3 清洗過程數據采集

表4 冷凝水水質分析數據

3.2 積鹽危害

3.2.1 汽輪機葉片結垢危害

（1）降低了汽輪機的效率，增大了汽耗量。（2）由于結垢，汽流通過了隔板及葉片時壓降增加，工作葉片的反動度也隨之增加，嚴重者會使隔板及推力軸承過負荷。（3）結垢在蒸氣參數發生變化時容易剝落，剝落下來的垢塊對高速轉動的葉輪是致命的。并且輕微剝落會導致動平衡發生破壞，導致機組振動增大。

3.2.2 汽輪機通流部分結垢的危害

（1）結垢后，使通流面積減小。若保持主蒸汽參數不變，蒸汽流量將減小，汽輪機做功相應降低。（2）動、靜葉結垢使其表面粗糙，增大了摩擦損失，又因機組出力偏離設計工況運行，使汽輪機效率下降。（3）汽輪機級段結垢，降低了理想焓降，增加了反動度，轉子軸向推力增大，很可能造成推力軸承過載而發生事故。 （4）速關閥、調速汽門等部件的閥桿結垢，可引起閥門卡澀，在事故狀況下不能切斷進汽，從而造成機組超速。（5）某些具有侵蝕性的積垢對葉片的耐高溫性能會產生很大影響。

4 清洗原理及實施過程

4.1 清洗原理

汽輪機通流部分積垢分布于汽輪機過熱蒸汽區域和剛進入飽和蒸汽區域。通流部分積垢物大部分是爐水中的鹽分，還含有蒸汽所攜帶的雜質等，這些物質均能溶解于濕飽和蒸汽中。根據上述特點，將飽和蒸汽或接近飽和的蒸汽導入汽缸，經過作功后，使汽輪機的所有通流部分葉片都在濕飽和蒸汽區域工作，鹽垢逐漸被沖刷溶解，葉片得到清洗。由于是背壓機組，在線清洗葉片的技術難點在于：（1）清洗時汽溫和轉速的選擇，要保證清洗干凈，要保證潤滑油系統盡量少進水，保證壓縮機干氣密封系統的安全運行；（2）清洗過程中的軸系振動監測、推力軸承溫度、軸向位移、監視段壓力變化的監測，以確保在選定的參數下清洗過程的安全運行，防止事故的發生；（3）背壓機組排汽無法化驗，需要安裝臨時取樣冷卻裝置。

4.2 前期準備

由于循環氫壓縮機K201 汽輪機轉速調節輸出增大時轉速上升不明顯，目前重整K201 調節汽閥全開，進汽輪機的蒸汽量無法提高，而K201 入口中壓蒸汽流量呈一直減少趨勢，機組軸承震動不斷升高。

在撰寫清洗方案及前期準備階段，生產降量，控制機組轉速，將主汽門開度維持在80%左右，可有效控制機組軸承震動，保證在準備階段機組的平穩運行。

4.3 清洗階段

（1）降低重整處理量，降低機組轉速。連續重整裝置處理量降至53t/h，反應溫度降至522℃，汽輪機轉速維持在5100rpm 左右，不做大幅度調節。

（2）中壓蒸汽降溫清洗。使用裝置自產蒸汽溫度375℃降溫至280℃，降溫速度20 ～25℃/h，每降溫20 ～25℃，需要穩定20min 左右再繼續降溫。臨近280℃時，降溫速度盡量慢，若280℃時清洗效果不佳，將繼續降溫至260℃繼續觀察，當溫度從280℃降至260℃時，每降溫5℃后恒溫20min 觀察清洗效果。

圖1 降溫曲線圖

內操監控汽輪機的轉速、蒸汽用量和蒸汽壓力變化，及時調節蒸汽溫度和汽輪機轉速。

壓縮機崗位監控K201 機組運行狀態，發現機組振動超標等異常情況，立即匯報處理。

特別注意：中壓蒸汽降溫過程中，過熱度維持在20℃以上，即溫度要超過該壓力下水蒸氣飽和溫度20℃以上。

（3）輪室冷凝水排放。隨著蒸汽溫度的降低，排汽溫度會首先接近飽和蒸汽溫度，此時，打開輪室排凝閥，及時排掉輪室內的冷凝水，在濕蒸汽吹掃過程中及時聯系化驗室取樣分析，每半小時進行一次采樣分析，并有專人做好記錄，通過透平凝液雜質含量初步評估清洗效果。

圖2 二氧化硅趨勢圖

圖3 電導率趨勢圖

圖4 硬度趨勢圖

圖5 鈉離子趨勢圖

5 注意事項

5.1 清洗時注意事項

（1）清洗前，提前試驗減溫減壓器的降溫速率，找到閥位及降溫的關系，防止在實際操作時，降溫速率過快，不受控導致機組帶水嚴重，損壞機組。（2）專人監控機組各運行參數，防止有垢樣脫落造成機組振動聯鎖停機。（3）專人監控機組現場排凝口，冷凝水析出量的變化及水樣的采集，及時觀察現場變化。（4）降溫時接近蒸汽飽和溫度時需降低降溫速率，每降溫5℃時要多加觀察參數，最后少量溫度變化對機組參數的影響都很明顯。

5.2 后期運行注意事項

通過這次對結垢原因分析,結合積垢的實際情況,采取了以下防范措施：（1）保證驅動蒸汽品質在標準質量范圍內，即控制鍋爐上水值，及時排污，定期分析蒸汽各參數指標，不合格及時處理。（2）保證過熱蒸汽溫度在要求范圍內，不合格及時調整。防止溫度偏低。（3）加強對進水水質的處理。采取過濾效率較高的設備，進一步脫除掉水中的各種雜質和離子元素。（4）加強對除鹽水水質監控，完善檢測手段。（5）增加對凝結水、給水、爐水、蒸汽中的SiO2的化驗監督：增加爐水電導率的在線監測和過熱蒸汽Na+含量的在線監測。（6）加強運行人員對鍋爐運行工況的監視和調整，禁止鍋爐超負荷運行，投入鍋爐汽壓和汽包水位的自動調整裝置，保證蒸汽參數和汽包水位的穩定。加強化學運行人員的技術培訓，定期對化驗儀器進行校驗，進一步提高化驗結果的準確性。

6 結語

通過分析結果，可以發現機組確實存在結垢現象，且主要二氧化硅及鈉鹽為主，通過沖洗，機組運行工況明顯好轉，轉速由5100r/min，無法提升，主汽門閥位由100%，下降至同轉速下主汽門閥位僅有52%。

機身振動由39μm 下降至15μm；軸承溫度由73℃下降至44℃；軸位移由0.17mm 下降至0.03mm；各項指標都恢復至正常范圍。

該方法清洗汽輪機快捷有效，僅需要7 ～8 小時就可恢復至正常工況，既避免了檢修帶來的檢修費用及巨大工作量，又節省了檢修時間內停工所帶來的效益損失，是一種簡便、切實可行的好方法。