汽輪機(jī)同流部分積鹽的原因分析及防范

1、汽輪機(jī)同流部分積鹽的原因分析及防范某化工廠汽輪機(jī)積鹽原因分析及對策陶樹成1，周渤洋1，盛杰興2   （1吉林燃料乙醇有限公司熱電廠，吉林 吉林 132101；2中國石油吉林石化公司銷售管理部，吉林 吉林 132022）摘要：文章針對某化工廠蒸汽汽輪機(jī)積鹽的實(shí)際情況，對其主要成因進(jìn)行了分析，并提出了處理辦法和預(yù)防措施，包括對于中壓余熱爐嚴(yán)格按照中小型鍋爐運(yùn)行規(guī)程及火力發(fā)電廠水汽監(jiān)督導(dǎo)則執(zhí)行水質(zhì)及運(yùn)行參數(shù)的管理；完善余熱鍋爐汽水分離系統(tǒng)、分級蒸發(fā)系統(tǒng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)徹底的汽水分離；完善該鍋爐的連續(xù)排污系統(tǒng)；嚴(yán)格控制各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)，保證各項(xiàng)指標(biāo)波動平穩(wěn)等。關(guān)鍵詞：化工廠；汽輪機(jī)積鹽；

2、余熱鍋爐；沉積物中圖分類號：TQ111文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）20-0179-02在鍋爐給水指標(biāo)合格的情況下，加強(qiáng)鍋內(nèi)水處理的管理工作，并保證鍋爐的合理運(yùn)行工況，是防止過熱器和汽輪機(jī)內(nèi)積鹽、保證機(jī)組安全長周期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。某廠裝置汽輪機(jī)采用的中壓蒸汽，主要由該廠鍋爐車間提供，多年來運(yùn)行未出現(xiàn)因蒸汽品質(zhì)原因影響汽機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)而需停車處理的問題。該廠經(jīng)過多年的技術(shù)改造，其蒸汽平衡結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本變化：主要生產(chǎn)裝置由外供中壓汽轉(zhuǎn)變?yōu)橥廨斨袎浩⒂陂_車后，經(jīng)常出現(xiàn)后級用汽的汽輪機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)數(shù)下降被迫停機(jī)檢修的問題。對全廠中壓蒸汽管網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成威脅，長期不解決，必然會影響全

3、廠能耗水平，還會造成加速過熱器內(nèi)積鹽，增加了爆管的危險(xiǎn)。因此，盡早查出蒸汽品質(zhì)惡化的原因，并采取切實(shí)可行的措施解決，使蒸汽指標(biāo)最終被控制在正常范圍內(nèi)，保證系統(tǒng)平穩(wěn)、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，將具有現(xiàn)實(shí)意義。一、汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題及危害（一）存在的問題及原因2002年7月以來，某廠一裝置采用了中壓余熱爐產(chǎn)汽作為熱源后，出現(xiàn)了汽機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降，運(yùn)行23周時(shí)間即需停機(jī)清洗的現(xiàn)象，通過加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)督情況有所好轉(zhuǎn)；自2006年以來又多次發(fā)生類似的現(xiàn)象；經(jīng)對汽輪機(jī)停車解體檢查，發(fā)現(xiàn)葉片積鹽嚴(yán)重，經(jīng)過對垢樣分析，其成分中主要為鈉鹽，并含有少量的硅酸鹽成分。通過對余熱爐爐水及蒸汽品質(zhì)的日常監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)爐水pH及磷酸根指

4、標(biāo)變化較大，表明加藥、排污不均勻；蒸汽指標(biāo)鈉含量基本在100?滋g/kg以上，高時(shí)達(dá)6000?滋g/kg；二氧化硅含量基本在80?滋g/kg以上，高時(shí)達(dá)2000?滋g/kg。此時(shí)為全面查找鍋爐蒸汽品質(zhì)問題，水質(zhì)化驗(yàn)人員對除鹽水及給水、動力鍋爐、余熱鍋爐的爐水、蒸汽品質(zhì)同時(shí)進(jìn)行了監(jiān)測，并在生產(chǎn)中對積鹽嚴(yán)重的汽輪機(jī)改供動力鍋爐蒸汽，發(fā)現(xiàn)除鹽水、給水、動力爐汽水品質(zhì)均不存在問題，積鹽嚴(yán)重的汽機(jī)改供動力鍋爐蒸汽后，消除了積鹽嚴(yán)重的現(xiàn)象。以上事實(shí)可以斷定，汽機(jī)積鹽嚴(yán)重的問題是由裝置余熱爐產(chǎn)汽不合格造成的。（二）余熱鍋爐蒸汽品質(zhì)惡化的原因通過對該廠裝置汽機(jī)垢樣分析，初步可判斷催化余熱爐送出的中壓蒸汽產(chǎn)生了

5、蒸汽污染，即蒸汽中硅酸鈉等鹽類物質(zhì)，由于此類物質(zhì)的存在，影響了汽機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該廠的余熱鍋爐為中壓汽包鍋爐，而中壓鍋爐蒸汽污染的主要原因是蒸汽帶水。1余熱鍋爐運(yùn)行工況對蒸汽帶水的影響。該余熱鍋爐汽包水位控制不好，波動過大，當(dāng)水位過高時(shí)，會使汽包上面的汽空間高度減少，縮短水滴飛濺到蒸汽引出管口的距離，不利于自然分離，造成蒸汽帶水量大。2余熱鍋爐負(fù)荷突變。由于受到化工裝置生產(chǎn)負(fù)荷變化，余熱鍋爐的負(fù)荷變化頻繁，有時(shí)出現(xiàn)超負(fù)荷情況，在負(fù)荷和壓力突變時(shí)，汽包經(jīng)常出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象，汽包水位忽高忽低，汽水分離效果變差，特別在過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，來自上升管蒸汽量增多，汽水混合物動能增加，使得由于機(jī)械撞擊、噴濺所形成

6、水滴的量和動能都增大，蒸汽運(yùn)載水分的能力增大，汽空間高度小，汽水分離惡化；資料統(tǒng)計(jì)顯示，隨著負(fù)荷增加，蒸汽濕分緩慢逐漸增大，當(dāng)達(dá)到一個(gè)臨界負(fù)荷時(shí)，再增負(fù)荷，蒸汽濕分就會急劇增加，為此，余熱鍋爐運(yùn)行負(fù)荷應(yīng)低于這一臨界值。3汽包汽空間高度不適合，使得蒸汽帶水嚴(yán)重。當(dāng)汽包內(nèi)經(jīng)汽水混合物引入汽包的方式、蒸汽從汽包引出的方式、汽包內(nèi)汽水分離裝置的結(jié)構(gòu)等原因造成的汽水分離不好時(shí)，影響到汽空間高度，使得蒸汽帶水嚴(yán)重。經(jīng)過對汽包內(nèi)部部件檢查發(fā)現(xiàn),該廠余熱鍋爐的汽包內(nèi)部汽水裝置存在缺陷：該裝置余熱鍋爐的汽包旋分的底部浸入深度不夠，另外旋分筒頂部的分離器經(jīng)常松動脫落，導(dǎo)致汽水分離效果不好。4鍋爐排污系統(tǒng)不完善或排

7、污不及時(shí)，爐水含鹽量增加到一定程度時(shí)，因蒸汽帶水與爐水含鹽量成正比關(guān)系，未進(jìn)行及時(shí)處理（如爐水中含油、有機(jī)物或水渣較多、加藥較多時(shí)），使得爐水品質(zhì)經(jīng)常惡化，加劇了蒸汽帶水。經(jīng)檢查分析,該裝置余熱鍋爐排污量小，另外汽包內(nèi)的連續(xù)排污裝置排污系統(tǒng)缺陷。（三）產(chǎn)汽不合格帶來的危害1含有大量雜質(zhì)成分的蒸汽進(jìn)入汽機(jī)本體后，隨著蒸汽溫度、壓力的變化，部分鹽類隨著溶解度的變化，使得汽機(jī)中各級隔板和葉輪上不同程度的積存，造成設(shè)備受力不均，嚴(yán)重時(shí)機(jī)組無法運(yùn)行。2鍋爐受熱面積鹽后，造成換熱效果下降，使得管壁溫度提高，將迫使過熱段金屬降低金屬材料的機(jī)械性能，嚴(yán)重時(shí)會使受熱面管發(fā)生變形和破裂等失效事故，危及鍋爐設(shè)備的安

8、全。二、汽輪機(jī)的積鹽過程（一）汽輪機(jī)鹽類沉積物的形成過程1鍋爐過熱蒸汽中的雜質(zhì)一般有以下幾種形態(tài)：一種是呈蒸汽溶液，這主要是硅酸和各種鈉化合物；另一種呈固態(tài)微粒狀，這主要是沒有沉積下來的固態(tài)鈉鹽和鐵的氧化物。此外，對于中、低壓鍋爐的過熱蒸汽中還有微小的氫氧化鈉濃縮液滴。實(shí)際上過熱蒸汽的雜質(zhì)大部分呈第一種形態(tài)，后兩種形態(tài)的量通常是很少的。過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，這些雜質(zhì)會沉積在它的蒸汽通流部分，這種現(xiàn)象稱做汽輪機(jī)積鹽，沉積的物質(zhì)稱為鹽類沉積物。2汽輪機(jī)內(nèi)形成沉積物的過程主要是：帶有各種雜質(zhì)的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，由于壓力和溫度降低，鈉化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度隨壓力降低而減小，當(dāng)其中某種物質(zhì)的溶

9、解度下降到低于它在蒸汽中的含量時(shí)，該物質(zhì)就會以固態(tài)析出，并沉積在蒸汽通流部分。此外，蒸汽中那些微小的氫氧化鈉濃縮液滴以及一些固態(tài)微粒，也可能粘附在汽輪機(jī)的蒸汽通流部分，形成沉積物。（二）過熱蒸汽中各種雜質(zhì)在汽輪機(jī)內(nèi)沉積的特性1鈉化合物，主要為Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3、NaCl和NaOH等，其中Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3在蒸汽中溶解度較小，最先析出，主要沉積在汽機(jī)高壓級內(nèi)；NaCl和NaOH的溶解度稍大一些，主要沉積在汽輪機(jī)的中壓級內(nèi)。該裝置汽輪機(jī)的積鹽主要是鈉鹽。2硅酸在汽輪機(jī)內(nèi)形成的SiO2沉積物，不溶于水、質(zhì)地堅(jiān)硬，常有不同的結(jié)晶形態(tài)。三、汽輪機(jī)內(nèi)積鹽的清

10、除如汽輪機(jī)內(nèi)有沉積物，應(yīng)及時(shí)地清除，以免積累過多影響汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。沉積在汽輪機(jī)內(nèi)的易溶鹽，可用濕蒸汽清洗的辦法除掉，汽輪機(jī)可進(jìn)行帶負(fù)荷清洗和空載運(yùn)行清洗兩種；沉積在汽輪機(jī)內(nèi)部的不溶于水的沉積物，一般是在汽輪機(jī)大修時(shí)，用機(jī)械方法清除，如用噴砂法清除汽輪機(jī)上的沉積物等。對于結(jié)有SiO2的中壓汽輪機(jī)，可將轉(zhuǎn)子吊出汽缸，放入到3%5%NaOH溶液中，通入蒸汽煮，再用水清洗干凈。該廠汽輪機(jī)屬于中壓蒸汽驅(qū)動的汽輪機(jī)，積鹽主要是鈉鹽，采取的方法是濕蒸汽清洗法。四、采取的措施對于該廠汽輪機(jī)結(jié)垢的問題，根據(jù)其成因，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行控制：1對于中壓余熱爐嚴(yán)格按照中小型鍋爐運(yùn)行規(guī)程及火力發(fā)電廠水汽監(jiān)督導(dǎo)

11、則執(zhí)行水質(zhì)及運(yùn)行參數(shù)的管理；嚴(yán)格執(zhí)行工藝控制指標(biāo)（壓力、溫度、產(chǎn)汽量）及水質(zhì)控制指標(biāo)，必須保證給水水質(zhì)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以達(dá)到減少進(jìn)入鍋爐水中的雜質(zhì)量，保證從汽包引出的是清潔的飽和蒸汽，并防止它在后段的污染。2完善余熱鍋爐汽水分離系統(tǒng)、分級蒸發(fā)系統(tǒng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)徹底的汽水分離；對該余熱鍋爐的旋風(fēng)分離器安裝尺寸進(jìn)行合理調(diào)整：旋風(fēng)分離器入口管中心線在汽包最高水位（運(yùn)行的最高水位）以上，使得筒內(nèi)水位低于進(jìn)口管的邊緣；旋分的底部伸入水中，其浸入深度在水位線下200mm處，防止蒸汽由下部竄出，這樣確保了汽水分離的效果。3完善該鍋爐的連續(xù)排污系統(tǒng)：連續(xù)排污管裝在正常水位200300mm以下，且遠(yuǎn)離凈段與

12、鹽段的水連通管。并且加強(qiáng)連續(xù)排污及定期排污，正常水質(zhì)時(shí)，要求定期排污24小時(shí)一次，水質(zhì)異常時(shí)加大排污頻次；并嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。4加強(qiáng)爐水加藥的管理，在水質(zhì)惡化的情況下，加大排污率（包括連排和定排），加強(qiáng)換水，并認(rèn)真分析爐水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)，待蒸汽品質(zhì)合格后方能進(jìn)入用汽設(shè)備。5嚴(yán)格控制各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)，保證各項(xiàng)指標(biāo)波動平穩(wěn)，減少或消除鍋爐負(fù)荷、負(fù)荷變化速度和汽包液位等波動對品質(zhì)的影響。避免超、低負(fù)荷及液位控制超標(biāo)而引起汽水分離不好，造成蒸汽攜帶水分從而攜帶鹽分，使用汽設(shè)備結(jié)垢。6委托有關(guān)科研所對余熱爐進(jìn)行熱化學(xué)試驗(yàn)，求得保證良好鍋爐蒸汽品質(zhì)的運(yùn)行工況，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整好鍋爐運(yùn)行工況，使其負(fù)荷、負(fù)荷變化速度、汽包水位不超過試驗(yàn)確定的允許范圍，以保證蒸汽品質(zhì)合格。五、結(jié)論通過采取以上一些措施，該廠于2008年5月對該爐進(jìn)行了檢修，采取了行之有效的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造措施。開車后運(yùn)行一段時(shí)間表明，該裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽品質(zhì)完全符合中壓