背壓式汽輪機結鹽原因分析

徐孝闖

（中國石油錦西石化分公司，遼寧葫蘆島 125001）

0 引言

某石化公司加氫精制裝置始建于1994年，設計加工原料為常減壓蒸餾裝置中的直餾柴油和延遲焦化裝置中的焦化汽油，并在2016年經歷了柴油國V標準質量升級改造，可以生產出含硫在10×10-6以下的柴油。加氫精制裝置循環氫壓縮機于2016年柴油國V質量升級改造中新建投用。該機組是由背壓式汽輪機和離心式壓縮機組成，壓縮機和汽輪機采用聯合底座。汽輪機制造廠家為杭州汽輪機廠，主要部件有汽缸、轉子、干氣密封和調速系統等。汽輪機基礎數據見表1。

表1 汽輪機基礎數據

1 機組故障描述及判斷分析

2018年6月，加氫精制裝置汽輪機調速氣閥開度由75%緩慢升至100%全開，轉速只有9750 r/min，仍不能達到目標轉速9850 r/min，并且轉速逐漸下降（圖1）。6月下旬，汽輪機頻繁出現類似狀況。7月初，汽輪機調速器開度在90%～100%來回波動，轉速需保持中壓蒸汽入口壓力3.5 MPa以上來維持，而且入口蒸汽流量卻持續降低。7月下旬開始，汽輪機氣閥開度固定在100%，轉速下降至9000 r/min，蒸汽流量下降至16.4 t/h，此后，汽輪機狀況持續惡化。到汽輪機停機檢修前，汽輪機轉速下降至7218 r/min，蒸汽流量下降至12.3 t/h。通過對比調速器100%全開時現場油動機行程標尺為（37～38）mm，這一現象與2016年11月開機時相比，調速器靜態試驗數據有近8 mm偏差，二次油壓與靜態試驗一致。而蒸汽系統并無較大升降處理量的極端生產操作變動，中壓蒸汽也基本穩定在（3.45～3.65）MPa。與此同時，汽輪機輪室壓力有持續上升趨勢，輪室壓力是汽輪機調節后壓力，通過壓力值變化，可以反映出汽輪機內部清潔程度。綜上所述，判斷為汽輪機通流部分結鹽嚴重，造成蒸汽做功受阻，機組需要停機檢修，流通部件清洗。

圖1 汽輪機調速閥開度實時記錄畫面

2 處理措施及原因分析

汽輪機停機檢修，機體拆解后，重點檢查其流通部位結垢情況，其中速關閥入口過濾網，表面清潔無堵塞，網格無變形、無損壞；輪室內各級動葉與靜葉表面上有不同程度的結垢，但后三級動葉與靜葉結垢較嚴重，見圖2，圖3。

汽輪機轉子葉片結垢物使用高壓軟化水物理手段清理，葉片死角殘留的結垢先用專業工具處理，再用高壓軟化水清理。導葉持環放入設備清理專用水槽內浸泡，將結垢物先溶解，再用高壓軟化水沖洗，使得轉子和導葉持環表面清潔、無異物。同時轉子清理干凈后做動平衡檢測。

經化驗分析得到結構物主要為：硅酸鈉（Na2SiO3）、氯化鈉（NaCL）、二氧化硅（SiO2）、三氧化二鐵（Fe2O3）和氯化鎂（MgCL）等物質。結垢物中鈉化合物所占比例較大，后三級的沉積物主要為硅酸鈉。依據現場實際情況研判，結鹽原因主要是由于主蒸汽品質不良，夾帶了過量的各種鹽分和雜質。當主蒸汽進入機體膨脹做功時，壓力下降，溫度下降，攜帶鹽分溶解能力隨之降低，鹽分逐漸被分離出來，一部分隨著蒸汽帶走了，而一部分會沉積在動葉片和靜葉片等流通部位的表面上，成為一層鹽垢，隨著時間的推移，結鹽越來越多。使蒸汽通道面積逐漸變小，降低了汽輪機的輸出功率，即便將汽輪機主汽門開度調大，也難以達到提高機組轉數的目的，進而汽輪機做功不好，影響汽輪機正常運行。同時，汽輪機后三級動靜葉片比前幾級動靜葉片壓力和溫度都低，結鹽物溶解度隨之降低，造成固態物質析出的比較多，所以結鹽程度嚴重。

表2 汽輪機靜態調試數據

圖2 汽輪機轉子葉片結垢情況

圖3 汽輪機靜葉結垢情況

3 結束語

（1）汽輪機結鹽的重要原因是蒸汽品質問題，所以需要從源頭把控，上游裝置通過加強水質、蒸汽品質管理，整體提升產汽鍋爐的操作水平，最大限度地控制蒸汽鹽分和雜質含量，保證蒸汽各項指標參數在規定的范圍內，才能徹底解決汽輪機結鹽等問題。

（2）需繼續加強監測汽輪機輪室壓力、氣閥開度、二次油壓、油動機標尺，并關注各參數間對應關系的變化，形成記錄，及時診斷汽輪機流通部分結鹽程度，并制定行之有效的處理措施。

（3）應在3.5 MPa蒸汽來汽管路上增加蒸汽采樣口，對蒸汽來汽品質進行監控，起到督促蒸汽品質管理作用，發現分析數據異常及時溝通匯報。

（4）建議再發生汽輪機結鹽問題時，可以采取汽輪機在線濕蒸汽清洗方案，以避免機組停車檢修，給解決結鹽問題提供新的手段。