宋振東

陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西西安 710075

汽輪機(jī)結(jié)鹽的處理

宋振東

陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西西安 710075

永坪煉油廠120萬t/年催化裂化裝置汽輪機(jī)因蒸汽含鹽大，導(dǎo)致速關(guān)閥過濾器易堵，汽輪機(jī)噴嘴、葉片結(jié)垢，導(dǎo)致汽輪機(jī)不能正常運(yùn)行，頻繁停機(jī)開機(jī)蓋清洗處理，經(jīng)過兩年多一系列技術(shù)分析改造后，基本上解決了這一問題，特別是在線汽洗的新方法應(yīng)用以后，不用開蓋，直接清洗，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

汽輪機(jī)；結(jié)鹽；入口過濾器；在線汽洗；蒸汽

0 引言

永坪煉油廠120萬t/年催化裂化裝置于2004年新建投產(chǎn)。該裝置氣壓機(jī)組的配置為汽輪機(jī)直接帶氣壓機(jī)的兩機(jī)組。汽輪機(jī)為杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的背壓式汽輪機(jī)，主要參數(shù)見表1。

表1 汽輪機(jī)主要參數(shù)

汽輪機(jī)在使用過程中，雖然節(jié)能效益良好，卻經(jīng)常遇到運(yùn)行效率下降，導(dǎo)致無法正常運(yùn)行，從2004年到2007年的3年多時(shí)間里，每年汽輪機(jī)停機(jī)處理次數(shù)高達(dá)3次～4次，2006年的停機(jī)情況統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 2006年的停機(jī)情況統(tǒng)計(jì)

汽輪機(jī)停機(jī)處理危害：1）開機(jī)蓋清理，冷熱變化大，對(duì)機(jī)組損害大；2）浪費(fèi)機(jī)組配件，增加裝置運(yùn)行成本；3）富氣放火炬時(shí)間長，以2006年停機(jī)為例，放火炬燒掉液化石油氣為：1 219.9噸；直接經(jīng)濟(jì)損失7 319 400元；4）污染環(huán)境，排放污染氣體約4 477.033噸，對(duì)大氣造成了嚴(yán)重的污染。

1 問題分析

針對(duì)這種情況，廠、車間技術(shù)人員對(duì)歷次搶修、汽輪機(jī)效率降低原因進(jìn)行了分析，得出兩個(gè)原因：一是汽輪機(jī)速關(guān)閥過濾器堵；二是汽輪機(jī)噴嘴結(jié)垢；而造成汽輪機(jī)速關(guān)閥過濾器堵和汽輪機(jī)噴嘴結(jié)垢的根本原因有四個(gè)。

1）水質(zhì)差。由于永坪煉油廠地處陜北黃土高原，屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)，而且水質(zhì)差、硬度高，尤其到了嚴(yán)重缺水的季節(jié)，為保裝置不惜降低用水標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)差導(dǎo)致蒸汽質(zhì)量差，而蒸汽是汽輪機(jī)的動(dòng)力源，蒸汽質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到汽輪機(jī)的效率、使用壽命、運(yùn)行的平穩(wěn)性、檢修周期等。由于除鹽水質(zhì)量差，導(dǎo)致內(nèi)、外取熱器盤管、蒸汽管線內(nèi)壁、汽輪機(jī)速關(guān)閥過濾器、汽輪機(jī)噴嘴等都積上了一層鹽垢，可直接導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行效率下降，并且，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，這些鹽垢在不斷的加厚，當(dāng)鹽層厚度達(dá)到一定的程度后，遇到裝置運(yùn)行波動(dòng)，脫落大塊鹽塊，聚集到汽輪機(jī)速關(guān)閥過濾器處，發(fā)生堵塞，短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行效率快速下降；

2）飽和蒸汽品質(zhì)差，其直接原因是汽包V2401過小。由于外取熱汽包V2401原依照裝置80×104t/n加工量來平衡熱能設(shè)計(jì)，但是隨著裝置的擴(kuò)容改造，加工量提高，裝置產(chǎn)汽量增加，而用于汽水分離的汽水分離器V2401卻沒有加大，所以造成了汽水分離效果降低，有時(shí)還出現(xiàn)共沸現(xiàn)象，這些直接導(dǎo)致了中壓飽和蒸汽品質(zhì)降低，影響了汽輪機(jī)的安全運(yùn)行；

3）管道結(jié)垢，如發(fā)生裝置中壓系統(tǒng)波動(dòng)，結(jié)垢物大塊脫落，帶至汽輪機(jī)。內(nèi)、外取熱器盤管、蒸汽管線經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，由于水質(zhì)差、汽包汽水分離差和共沸時(shí)帶出的雜質(zhì)，久而久之，就在內(nèi)壁上結(jié)上了一層水垢，當(dāng)裝置中壓系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，就可能有大塊的結(jié)垢物脫落，帶至汽輪機(jī)速關(guān)閥處，把速關(guān)閥過濾網(wǎng)堵住，造成汽輪機(jī)進(jìn)汽量減少，效率降低；

4）汽態(tài)變化，析出鹽份。汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，中壓蒸汽流過一級(jí)靜葉噴嘴、轉(zhuǎn)子葉片，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子做功，在此過程中，中壓蒸汽溫度，壓力下降，在下降的過程中，蒸汽就析出了鹽份，一部分被蒸汽帶走，而一部分就附著在汽輪機(jī)的葉片上，隨著汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加，葉片上附著的鹽份也增加，逐漸影響汽輪機(jī)的運(yùn)行效率。

2 措施

措施一：針對(duì)中壓蒸汽管道長時(shí)間運(yùn)行結(jié)垢，裝置中壓系統(tǒng)發(fā)生波動(dòng)，結(jié)垢物大塊脫落，帶至汽輪機(jī)的問題，通過論證，選取一套過濾精度和速關(guān)閥過濾器的過濾精度相同、并可互相切換在線清洗的雙聯(lián)過濾器。

2007年裝置大修實(shí)施技改，見圖1。

圖1 大修技改圖

設(shè)計(jì)壓力：殼體5.0MPa，工作溫度：450℃，工作介質(zhì)：中壓蒸汽，腐蝕余量：2mm，最高工作壓力：殼體3.5MPa，容積：0.93m3，主要受壓元件材質(zhì)：15CrMoR，內(nèi)徑：φ800mm，壁厚：22mm，總高：2 890mm。

立式蒸汽過濾器（DN800）流程：

在2007年6月至2009年6月裝置運(yùn)行中，通過對(duì)中壓過熱蒸汽在汽輪機(jī)入口壓降監(jiān)控，當(dāng)壓降超過0.2MPa～0.4MPa時(shí)，切換入口過濾器進(jìn)行在線清洗，經(jīng)過兩年的使用，再也沒有發(fā)生因汽輪機(jī)速關(guān)閥過濾器堵而停機(jī)的事故，收到了很好的使用效果。

這個(gè)方案解決了第3）項(xiàng)問題，但解決不了1）、2）、4）項(xiàng)，但對(duì)裝置的長周期運(yùn)行，以后仍能起到很好的保障作用。

措施二：針對(duì)水質(zhì)差的問題，我們通過分析水質(zhì)成分，發(fā)現(xiàn)除鹽水PH值在6～7，協(xié)調(diào)廠相關(guān)部門改善水質(zhì)酸堿性，加注NH3；車間內(nèi)部通過摸索定排次數(shù)、連排調(diào)節(jié)大小，改善爐水品質(zhì)，定時(shí)一小時(shí)定排一次。

此措施只能改善源頭水源質(zhì)量，但對(duì)缺水等特殊時(shí)期，不能從根本上解決，可作為預(yù)防性長期工作。

措施三：針對(duì)V2401過小，導(dǎo)致蒸汽不干，在內(nèi)、外取熱器盤管、蒸汽管線內(nèi)壁結(jié)垢，中壓過熱蒸汽帶鹽的問題，在2008年技改項(xiàng)目中提出改大V2401的方案，在裝置大修期間實(shí)施，但因?yàn)槎ㄘ浲七t一年，在2009年裝置大修期間實(shí)施，從6月份開爐至今，參照內(nèi)取熱盤管的效率來看，效果轉(zhuǎn)好。

這一因素也是影響汽輪機(jī)結(jié)鹽效率下降的最根本的原因，這一方案的實(shí)施，解決了主要矛盾，但是，仍不能解決水源差、中壓管道長期運(yùn)行結(jié)垢、中壓蒸汽長期少量帶鹽積累問題。

措施四：對(duì)汽輪機(jī)在運(yùn)行物態(tài)變化中析出鹽份的問題，包括在改大V2401技改方案實(shí)施以后，仍存在的水源差、中壓管道長期運(yùn)行結(jié)垢、中壓蒸汽長期少量帶鹽積累問題。我們摸索實(shí)施了汽輪機(jī)在線濕蒸汽清洗的方案。

汽輪機(jī)在線濕蒸汽清洗的方案原理：

汽輪機(jī)通流部分積垢分布于汽輪機(jī)過熱蒸汽區(qū)域和剛進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)域。通流部分積垢中50%是爐水中的鹽份，40%是氧化銅，10%是所攜帶的雜質(zhì)，上述物質(zhì)均能溶解于濕飽和蒸汽中。根據(jù)上述特點(diǎn)，將飽和蒸汽或接近飽和的蒸汽導(dǎo)入汽缸，經(jīng)過作功后，使汽輪機(jī)的所有通流部分葉片都在濕飽和蒸汽區(qū)域工作，鹽垢逐漸被沖刷溶解，葉片得到清洗。

由于是背壓機(jī)組，在線清洗葉片的技術(shù)難點(diǎn)在于：

一是清洗時(shí)汽溫和轉(zhuǎn)速的選擇，要保證清洗干凈，要保證潤滑油系統(tǒng)盡量少進(jìn)水，保證氣壓機(jī)干氣密封系統(tǒng)的安全運(yùn)行；

二是清洗過程中的軸系振動(dòng)監(jiān)測、推力軸承溫度、軸向位移、監(jiān)視段壓力變化的監(jiān)測，以確保在選定的參數(shù)下清洗過程的安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生；

三是背壓機(jī)組排汽無法化驗(yàn)，需要安裝臨時(shí)取樣冷卻裝置。

為了保證清洗時(shí)機(jī)組的安全和清洗效果，我們對(duì)清洗時(shí)汽溫和負(fù)荷的選擇經(jīng)過仔細(xì)研究，轉(zhuǎn)速選擇了低限的2 000r/min～3 000r/min。用汽輪機(jī)放空閥控制汽輪機(jī)排汽壓力在0.5MPa左右，因?yàn)槭潜硥簷C(jī)組，沖洗時(shí)汽輪機(jī)的內(nèi)部絕大部分處于濕飽和蒸汽區(qū)域，各級(jí)葉片的反動(dòng)度增加，軸向推力增加，有可能使推力軸承過負(fù)荷。因此要密切注意機(jī)組軸位移，必要時(shí)用氣壓機(jī)的反飛動(dòng)閥控制機(jī)組負(fù)荷。在汽溫的選擇上由于溫度的控制由裝置中壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使溫度的控制難度加大，而且因?yàn)檠b置正在運(yùn)行，別的地方還在用汽，所以不能降的太低，只能通過在汽輪機(jī)進(jìn)口管線淋冷卻水的方法進(jìn)行，在蒸汽降溫和降壓的過程中要密切注意機(jī)組運(yùn)行的狀況、軸系振動(dòng)情況、軸向位移變化、推力瓦片溫度，緩慢平穩(wěn)進(jìn)行。

方案試驗(yàn)一：

2009年1月22日，因?yàn)槠啓C(jī)效率低下，進(jìn)行了在線濕蒸汽清洗，具體過程如下：

1）12時(shí)改好干氣預(yù)提升，汽輪機(jī)開始降速至3 700rpm，大閥放火炬控制沉降器壓力；

2）氣壓機(jī)二級(jí)放火炬，開汽輪機(jī)暖機(jī)放空，同步降1.0MPa蒸汽溫度至198℃（230℃）；

3）13時(shí)15 分關(guān)中壓蒸汽手閥，轉(zhuǎn)速降至2 000rpm，給1.0MPa蒸汽，并調(diào)節(jié)蒸汽量和排汽壓力0.5MPa～0.6MPa，控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速至3 000rpm（干氣密封原因），開始汽洗；

4）13時(shí)30 分開始記錄數(shù)據(jù)，14時(shí)10分開始取樣化驗(yàn)；

5）15時(shí)20 分水樣變色，17時(shí)00分顏色變重（深咖啡色），18時(shí)40分水樣質(zhì)量變好；

6）19時(shí)開始升轉(zhuǎn)速，汽門全開100%，汽輪機(jī)通汽量只能達(dá)到17t/h～19t/h，試倒過濾器入口過濾器，無效。分析原因，因?yàn)?.0蒸汽入口在汽輪機(jī)入口雙聯(lián)過濾器后，所以蒸汽沒有經(jīng)過雙聯(lián)過濾器，而是直接進(jìn)的速關(guān)閥過濾器，可能速關(guān)閥過濾器堵；

7）20時(shí)50 分停機(jī)，降溫。22時(shí)開速關(guān)閥過濾器，23時(shí)9分打開，發(fā)現(xiàn)過濾器芯子堵塞嚴(yán)重，清洗；

8）1時(shí)回裝完畢，暖管，1時(shí)50分低速暖機(jī)，升速；

9）3時(shí)正常。

方案試驗(yàn)二：2009年4月2日，因汽輪機(jī)效率低下，再次汽洗。具體過程如下：

1）12時(shí)15 分關(guān)中壓蒸汽手閥，給1.0MPa蒸汽，并調(diào)節(jié)蒸汽量11t/h～12t/h和排汽壓力0.4 MPa～0.5MPa，控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速至3 000rpm，開始汽洗；

2）14：00 將1.0MPa蒸汽溫度由244℃降低，汽輪機(jī)入口200℃，出口180℃，15時(shí)入口190℃，機(jī)體175℃，出口155℃。至16時(shí)取樣口水樣顏色無大變化；

3）16時(shí)10 分再降1.0MPa蒸汽溫度，汽輪機(jī)入口180℃，出口140℃，機(jī)體150℃，取樣口水樣顏色變紅，電導(dǎo)及氯離子含量猛增。洗至21時(shí)取樣口水樣顏色變淡，電導(dǎo)仍有1 320us/cm（38℃），直接倒中壓汽開機(jī)，至22時(shí)正常，22時(shí)30分吸收穩(wěn)定系統(tǒng)正常；

4）另外，原本中壓汽主管線準(zhǔn)備水洗的，但是由于內(nèi)取熱出口大閥關(guān)不死，改為放空排汽，拉一下管線；

5）通過汽洗，轉(zhuǎn)速7 300rpm，汽門開60%，效果比第一次汽洗要好，主要是汽輪機(jī)入口1.0MPa蒸汽溫度降至180℃，對(duì)機(jī)組洗的比較好；

6）不足之處：1.0MPa蒸汽溫度降的慢，12時(shí)15分～16時(shí)10分只洗到機(jī)體。結(jié)鹽分析見表3，操作記錄見表4。

表3 結(jié)鹽分析記錄

試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)：

2009年汽輪機(jī)因流通部分結(jié)垢停機(jī)兩次，都是采用了在線汽洗技術(shù)，通過摸索，試驗(yàn)完善了方案，取的了較好的效果。

主要技術(shù)創(chuàng)新和成果：

該項(xiàng)帶負(fù)荷清洗汽輪機(jī)通流部分技術(shù)的難點(diǎn)為背壓機(jī)組，背壓機(jī)組在線清洗葉片在公司都屬首例。經(jīng)過仔細(xì)研究和詳細(xì)計(jì)算，制定了可行的實(shí)施方案，在各專業(yè)的密切配合下進(jìn)行了兩次在線清洗試驗(yàn)。清洗后效果明顯，負(fù)荷可以達(dá)到正常水平，各參數(shù)均符合工作要求；并且在實(shí)踐中完善了方案，為今后解決汽輪機(jī)結(jié)鹽處理提供了新的辦法。

在線清洗較停機(jī)開蓋進(jìn)行清洗的常規(guī)方法縮短了清洗時(shí)間，滿足了生產(chǎn)的需要，節(jié)省了大量的人力物力、提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性、且有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以2009年和往年對(duì)比為例：少停機(jī)56小時(shí)，減少液化氣損失：777.8噸 ，節(jié)約4 666 800元，減少排放二氧化碳：2 854.5t，節(jié)約了維修費(fèi)用。

表4 結(jié)鹽操作記錄

3 結(jié)論

1）水質(zhì)差；汽包V2401過小為根本原因，已解決；

2）中壓蒸汽管線定期水洗（預(yù)防長期積淀）；

3）汽輪機(jī)在線水洗系統(tǒng)為裝置長周期運(yùn)行的保障。

總之，經(jīng)過實(shí)踐，摸索，逐漸認(rèn)識(shí)和解決了這些制約汽輪機(jī)運(yùn)行效率下降的難題，制定、試驗(yàn)、完善了方案。

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A

1674-6708（2011）51-0130-03