汽輪機熱洗小結

趙海昭

(河南晉開化工投資控股集團有限責任公司 二分公司 ， 河南 開封 475002)

河南晉開化工投資控股集團有限責任公司二分公司的百萬噸總氨項目包括兩期60萬t/a合成氨及配套工程，共采用了18臺汽輪機，包括2臺發電機、3臺空壓機、2臺氮壓機、2臺甲醇洗冰機、2臺合成冰機、4臺合成氣壓縮機、3臺四合一機組。

公司自2013年全面開車以來，雖然對脫鹽水、鍋爐水以及透平冷凝液的指標(Na+≤10μg/L、SiO2≤20μg/L、電導≤5μS/cm)嚴格控制，但是經過多年的運行，自2017年7月份開始，全廠的汽輪機逐個出現工作效率下降，初步判斷汽輪機內鈉鹽結垢和硅結垢等造成。由于汽輪機的蒸汽使用效率下降后導致過量的蒸汽進入下一級葉輪，造成汽輪機的輪室壓力上升，另外大量的鈉鹽和硅鹽在調節氣閥內長時間堆積導致調節閥的流道變小，為了維持負荷的運行，調節氣閥的閥位不斷開大，直至全開，對機組的安全運行造成隱患，又因為調節氣閥全開蒸汽過量仍不足導致汽輪機的轉速下降不能維持正常的工況運行，嚴重影響整個系統的平穩，于是在全廠系統檢修期間開始第一次大面積對各車間的汽輪機進行熱洗。

1 汽輪機清洗的方法及優缺點對比

方法一：汽輪機返廠清洗。方法二：直接使用飽和低壓蒸汽(0.5MPa)進行熱洗。方法三：使用中壓蒸汽(1.5MPa)氣化成低壓蒸汽進行熱洗。在主蒸汽的暖管截止閥引入中壓蒸汽(1.5MPa)，同時去掉主蒸汽壓力表的表頭引入脫鹽水，通過蒸汽溫度表顯示的溫度控制脫鹽水量，保證中壓蒸汽氣化成飽和蒸汽，同時控制主蒸汽手動截止閥開度將其節流成低壓的飽和蒸汽進行熱洗。方法四：將中壓蒸汽通入表面冷凝器(表面冷注脫鹽水至正常液位)里氣化成低壓飽和蒸汽，走蒸汽的反向流程，在汽輪機速關閥前的暖管截止閥排出。方法五：往汽輪機內注脫鹽水，將汽輪機和表面冷凝器看作一個整體，做臨時液位計直至將脫鹽水液位提升到汽輪機轉子下切線，并在表面冷凝器上部加中壓蒸汽，氣化的低壓飽和蒸汽在速關閥前的暖管截止閥排出。

方法一是清潔效果最好、最理想的辦法，僅從清洗角度上看，可以完全清除轉子、隔板、靜葉柵上的所有垢物，這是熱洗方案不及的地方，但是返廠清洗需要拆裝汽輪機，工作量大，維修費用高，時間長，一般情況下企業的檢修時間安排比較緊促，返廠清洗時間不好把握，可能會影響整個系統的開車時間。

方法二、三、四、五的優點是不用對汽輪機本體進行拆裝，保證汽輪機的靜態平衡，可以根據分析隨時調整熱洗的條件，時間短，維修費用低，可以根據開車計劃隨時停洗，缺點也比較明顯，首先不能保證熱洗后能清除轉子、隔板、靜葉柵上全部垢物，其次蒸汽壓力和溫度均不好控制，壓力高可能會串到軸承箱引起潤滑油進水，破壞油質；溫度高可能會引起轉子受熱不均，產生應力使轉子局部變形。

2 確定熱洗方案

根據車間界區的現有條件，公司制定了空壓機、氮壓機使用方法二，1#甲醇洗冰機及B套四合一機組使用方法三，2#甲醇洗冰機使用方法四，6#合成氣壓縮機使用方法五。從熱洗的方法中可以看出，方法二和方法三主要區別在于合成和氨加工界區沒有現成的低壓飽和蒸汽，因此只能用冰機1.5MPa的軸封蒸汽以及四合一機組3.8MPa主蒸汽現做飽和蒸汽。方法四和方法五主要的區別在于合成氣壓縮機增加了水煮葉輪這一環節，希望能帶來更好的熱洗效果。

2.1 清洗目的

通過往汽輪機內部注水，在手動間斷盤車的情況下，逐步溶解掉汽輪機葉片及通流部分可溶性鹽垢，使二氧化硅等不溶性物質瓦解進入水中。

2.2 實施方案前的準備

①機組安全停車，汽輪機內部溫度降至50 ℃以下。②主蒸汽閥、前切斷閥以及旁路關閉，暖管放空打開。③制作臨時液位計，拆開汽輪機冷凝液泵出口壓力表，接一個透明軟管至二樓的汽輪機大蓋旁將其固定，軟管的高度要高于汽輪機整體高度，目的在于監控汽輪機內部液位。④確認盤車油泵停運。⑤從1.5MPa的管網倒淋接臨時管線引至表面冷凝器，并吹掃干凈。

2.3 清洗方案的實施

①投用后置隔離氣，啟動主油泵，手動盤車。②通過表面冷凝器脫鹽水補水閥將脫鹽水注入表面冷凝器，觀察臨時液位計，將液位加至汽輪機主軸下切線位置(通過設計施工圖紙來判斷)，液位由補水閥控制。③將1.5MPa蒸汽引入表面冷凝器，給表面冷凝器內的脫鹽水加熱，根據汽輪機的排氣側遠程溫度表控制溫度在80～100 ℃。④打開速關閥、調節氣閥。⑤從冷凝液泵壓力表取樣分析冷凝液的電導、鈉離子、二氧化硅，觀察數值的變化。將表面冷凝器的冷凝液間斷性排放至界區污水槽，直至數值接近脫鹽水指標，可認為清洗完成。⑥在清洗完成后適當地打開汽輪機的截止閥通入少量的高壓蒸汽，對前幾級葉輪、噴嘴及調節氣閥沖洗，以達到更好的效果。⑦為了避免汽輪機內存在大量的濕氣，在熱洗完成后盡快開車或者用低壓氮氣吹除干燥，保證汽輪機內部微正壓，防止生銹。

2.4 熱洗期間的分析對照表

熱洗數據分析對比見表1。

從表1可以看出，每天的鈉離子、二氧化硅和冷凝液的微量和顏色都在逐步下降和好轉，之所以沒有持續下降是因為表面冷凝器排水量置換時間長短不一的原因，這就說明汽輪機熱洗已經起到效果。

表1 熱洗數據分析對比表

注：表中實驗數為2017年8月30日至2017年9月2日數據。

2.5 熱洗方案的不足及防止機組結垢的保護

汽輪機結垢的主要成分包括可溶性鈉鹽、含有硅物質且能溶于水的化合物以及不易溶于水的二氧化硅，另外還有少量的其它微量物質。為了達到更好的清洗效果應該脫開汽輪機和壓縮機，按正常程序沖轉，使汽輪機轉速維持在一定的區間(100～300r/min)持續轉動，根據垢物溶于水的特性，讓葉片不斷地與熱水接觸沖擊，可以消除掉大部分易溶于水的鈉鹽和硅鹽，從而達到清洗的目的。另外，因為開車計劃的安排，熱洗時間不足(僅僅熱洗3天)，并沒有達到最理想的效果。

為了防止機組結垢對生產造成影響，平時對機組的保護至關重要。①保證鍋爐水的品質，嚴格控制爐水加藥(磷酸二氫鈉和磷酸三鈉)的量，保證鍋爐水鈉離子不超標。②脫鹽水工段保證供水品質，嚴格控制使水達到廠里規定的控制指標，保證鈉離子和二氧化硅不超標。③停車后對機組內充少量氮氣，防止濕空氣進入，以防止鐵銹的生成。

3 總結

通過熱洗使機組的工作效率得到了大幅度提升，輪室壓力由之前的3.4MPa已經降到目前的3.0MPa，調節氣閥開度由之前的95%左右降到目前的86%左右，轉速由8 900r/min提升到9 200r/min，已經完全滿足了系統的要求。由于是第一次進行汽輪機熱洗會有許多考慮不周，而且因為開車計劃的安排，熱洗時間不足，鈉離子和二氧化硅并沒有降到理想數據，但是通過此次熱洗可以斷定，在以后的運行中如果出現結垢情況，完全可以采取熱洗方法在短時間內解決問題。