吳長(zhǎng)虎（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

燃?xì)馔钙届o電除鹽霧裝置的研發(fā)及應(yīng)用

吳長(zhǎng)虎
（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

了解海上燃?xì)馔钙綑C(jī)組進(jìn)氣環(huán)境，以及進(jìn)氣鹽霧對(duì)機(jī)組內(nèi)部各種精密零部件的腐蝕情況，分析鹽霧的存在形式。了解靜電原理在除塵、脫硫、脫硝上的應(yīng)用情況，大膽的嘗試并驗(yàn)證了靜電原理除鹽霧的可靠性，解決了鹽霧對(duì)機(jī)組零部件的腐蝕，提高機(jī)組的使用壽命，穩(wěn)定平臺(tái)的正常生產(chǎn)。該裝置的成功研制，對(duì)海上惡力環(huán)境下進(jìn)氣除鹽起到較好的推廣作用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)采用靜電除鹽的空白。

燃?xì)馔钙?集電極管 電暈線 蜂窩管束

燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組是海上采油平臺(tái)非常關(guān)鍵和重要的設(shè)施，要保證平臺(tái)的正常生產(chǎn)，透平的穩(wěn)定運(yùn)行則是重中之重。近幾年來透平機(jī)組不斷地發(fā)生故障，其中由于渦輪葉片等精密零部件的腐蝕斷裂而引起透平出現(xiàn)故障的頻率最高。而這些精密零部件的進(jìn)貨周期長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，并且維修成本每年高達(dá)上千萬元，給海上平臺(tái)生產(chǎn)帶來了直接的影響。因此如何有效去除透平進(jìn)氣中的鹽霧，實(shí)現(xiàn)渦輪葉片不受高溫鹽霧腐蝕，成為當(dāng)前生產(chǎn)中的一個(gè)迫切課題。為此我們研制靜電除鹽霧裝置，解決海上燃?xì)馔钙竭M(jìn)氣質(zhì)量問題。

1　大氣鹽霧的形成

海洋中海水激烈擾動(dòng)，風(fēng)浪破碎，海浪拍岸等情況產(chǎn)生大量泡沫、氣泡，這些氣泡破裂后會(huì)變成微小的水滴。部分處于同渦動(dòng)擴(kuò)散分布于海面上，它們隨氣流升入空中，經(jīng)裂解、蒸發(fā)、混并等過程彌散成大氣鹽霧，這些鹽霧可上升至2000多米的高空。

2　大氣鹽霧的危害

大氣鹽霧中含有大量的氯離子，這些氯離子含有一定的水合能，易被吸附在金屬表面的空隙、裂縫等處。而氯離子可以穿透金屬表面的氧化層和防護(hù)層，與內(nèi)部金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，排擠并取代氯化層中的氧，把不溶性的氧化物變成可溶性的氯化物，使鈍化態(tài)表面變成活潑態(tài)表面，造成對(duì)金屬零部件的嚴(yán)重腐蝕。

3　海上燃?xì)馔钙降仍O(shè)備進(jìn)氣除鹽的常規(guī)方法

目前海上燃?xì)馔钙降仍O(shè)備除鹽都是采用物理的過濾法，物理過濾法是采用濾紙和濾布制作的過濾器對(duì)空氣進(jìn)行過濾，而鹽霧在空氣中是以氣溶膠狀存在的，因此要求過濾紙的精度很高。而使用高精度的過濾紙去除鹽霧時(shí)，會(huì)因空氣的流量不足而影響燃?xì)馔钙降墓?，于是就?dǎo)致了在很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高壓報(bào)警。

因此這種物理除鹽法在滿足氣量的前提下是根本無法完全去除鹽霧的。這導(dǎo)致了海上使用的燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)常出現(xiàn)葉片腐蝕斷裂的現(xiàn)象。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

4　靜電除鹽原理

為了使燃?xì)馔钙郊饶艹}除塵又能保證氣量要求，我們對(duì)此展開了研究，大膽提出設(shè)想：采用靜電除鹽的方法進(jìn)行海上除鹽和除塵。

靜電除鹽的原理：在集電極和電暈線之間產(chǎn)生一個(gè)非均勻電場(chǎng)，電暈線周圍電場(chǎng)最大，改變直流高壓電源的電壓值，就可以改變電暈線周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度與空氣的擊穿電場(chǎng)相近時(shí)氣體發(fā)生電離，形成大量的正離子和自由電子。自由電子隨電場(chǎng)向正極漂移，在漂移的過程中和鹽霧中性分子或顆粒發(fā)生碰撞，這些鹽霧和顆粒吸附電子以后就成了荷電粒子，這樣就使原來中性的鹽霧和塵埃帶上了負(fù)電。在電場(chǎng)的作用下，這些帶負(fù)電的鹽霧和塵埃顆粒繼續(xù)向正極運(yùn)動(dòng)，并最后附著在集電極上。（圖1）集電極管和電暈線；（圖2）電暈線形成電場(chǎng)；（圖3）集電極上吸附鹽霧顆粒。

5　靜電除鹽霧試驗(yàn)

通過靜電原理的了解，我們立即展開試驗(yàn)，盡快完成靜電除鹽的試驗(yàn)裝置制作。通過大力推進(jìn)管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，挖潛增效、提升實(shí)力、增添動(dòng)力、迸發(fā)活力，大家頂住壓力迎接挑戰(zhàn)，加班加點(diǎn)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，終于完成了制作靜電除鹽的試驗(yàn)裝置（見圖4、圖5）。該試驗(yàn)裝置試驗(yàn)效果良好，其除鹽效率可達(dá)到95%以上。

6　靜電除鹽霧制造

為更進(jìn)一步成功實(shí)現(xiàn)靜電除鹽的愿望，我們決定做一臺(tái)與現(xiàn)有透平進(jìn)氣口能連接在一起的靜電除鹽裝置送到海上進(jìn)行實(shí)際的效果驗(yàn)證，這樣靜電除鹽裝置方能大量的在海上推廣。受海上各個(gè)因素的影響，靜電除鹽裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了多個(gè)版本的更改。該設(shè)備重量必須要滿足平臺(tái)的承重；體積必須滿足現(xiàn)有的安裝位置。為保證除鹽效果，集電極管采用正六邊形的管子組裝成蜂窩管束，中心的電暈線上均布布置五角星片來增大電場(chǎng)。圖6為海上燃?xì)廨啓C(jī)所設(shè)計(jì)的靜電除鹽霧裝置。

7　靜電除鹽霧在海上的安裝及應(yīng)用

通過在海上安裝試用，并通過第三方對(duì)鹽霧的含量進(jìn)行檢測(cè)，該裝置除鹽霧效果比較明顯，除鹽霧效率能達(dá)到94%。（見圖7、圖8）

通過陸地試驗(yàn)和海上的實(shí)際驗(yàn)證，研發(fā)的靜電除鹽霧裝置可提高透平進(jìn)氣質(zhì)量，降低燃?xì)馔钙綔u輪葉片等精密零部件高溫鹽霧腐蝕，提高渦輪葉片等精密零部件的使用壽命，穩(wěn)定海上采油平臺(tái)的正常生產(chǎn)具有非常實(shí)際的意義。

吳長(zhǎng)虎（1976—），男，天津?yàn)I海新區(qū)人，本科，工程師，主要從事新產(chǎn)品、新工藝等開發(fā)工作。