汽轮机不揭缸清洗技术研究与应用李昌林

汽轮机不揭缸清洗技术研究与应用李昌林

李昌林

（山东康格能源科技有限公司岱庄热电厂山东济宁272175）

摘要：汽轮机不接缸通流部分除垢技术。启动汽轮机的真空系统，维持真空-70KPa；启动高压油泵，维持结垢汽轮机润滑系统的油压不低于0.1MPa；开启蒸汽压力控制阀，控制蒸汽压力不大于0.9MPa，维持蒸汽温度260-300℃；冲动汽轮机转速，维持950±20r/min；冲洗时间8小时，盘车2小时，完成一个冲洗周期；循环冲洗汽轮机。汽轮机冲洗合格标准：凝结水澄清、硬度<3umol/L、含钠量<4ug/L。

关键词：汽轮机；积垢；不接缸；冲洗；

0引言

康格公司岱庄热电厂总装机容量2×12MW，1#机组于2001年7月份并网发电，2#机组于2002年10月份并网发电.汽轮机由青岛汽轮机厂生产的12MW抽凝式汽轮发电机组，汽轮机型号为C12—4.90/0.98。化水车间有两套单级复床式除盐系统水处理设备，其出水标准为：硬度为0umol/L，电导率<10us/cm，钠<100ug/L，二氧化硅<100ug/L。自2018年2月份开始，1#机组不同程度地出现带负荷能力降低、一段抽汽压力升高、轴向位移（正向）增大、各推力瓦块温度升高、汽耗上升的现象。

1汽轮机积盐过程分析

锅炉过热蒸汽中的杂质一般有以下几种形态：一种是呈蒸汽溶液，这主要是硅酸和各种钠化合物；另一种呈固态微粒状，这主要是没有沉积下来的固态钠盐以及铁的化合物。此外，中、低压锅炉的过热蒸汽中还有微小的氢氧化钠浓缩液滴。实际上过热蒸汽的杂质大都呈第一种形态，后两种形态的量通常是很少的。过热蒸汽进入汽轮机后，这些杂质会沉积在它的蒸汽通流部分，这种现象通常称为汽轮机积盐，沉积的物质称为盐类沉积物。

汽轮机内形成沉积物的过程主要是：带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后，由于压力和温度降低，钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度随压力降低而减小，当其中某种物质的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量时，该物质就会以固态析出，并沉积在蒸汽流通部分。此外，蒸汽中那些微小的NaOH浓缩滴液以及一些固态微粒，也可能粘附在汽轮机的蒸汽流通部分，形成沉积物。

由过热蒸汽带入汽轮机的钠化合物，一般为Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3、NaCl、和NaOH等。由于这些杂质在过热蒸汽中的溶解度并不很大，而且随着蒸汽压力的下降，它们的溶解度也会很快下降，所以在汽轮机内，当蒸汽压力稍有降低时，它们在蒸汽中的含量就已高于其溶解度，因此很容易从蒸汽中析出。在这些杂质中，因Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3在蒸汽中溶解度较小，最先析出，故主要沉积在汽轮机的高压级内；NaCl和NaOH的溶解度较大一些，主要沉积在汽轮机的中压级内。

在汽轮机内，蒸汽中的NaOH发生下述变化：

（1）、与蒸汽中的H2SiO3反应，生成Na2SiO3，沉积在高中压级内。反应式如下：

2NaOH+H2SiO3Na2SiO3+2H2O

（2）、与汽轮机蒸汽流通部分金属表面上的氧化铁反应，生成难溶的铁酸钠。反应式如下：

2NaOH+Fe2O32NaFeO2+H2O

至于汽轮机内沉积的Na2CO3，则是，则是由下述反应生成的：

2NaOH+CO2Na2CO3+H2O

硅酸在蒸汽中的溶解度较大，因此当汽轮机中蒸汽压力降到较低时，它们才能够从蒸汽中析出，在汽轮机内形成的SiO2沉积物，不溶于水、质地坚硬，常有不同的结晶形态，在低压级内沉积的先后次序是：结晶的a-石英、方石英，最后是无定形的（非晶体）二氧化硅。这是因为，在温度高时结晶过程较快，所以最初析出的SiO2会形成结晶状态的石英；在温度较低时结晶过程缓慢，而且因蒸汽压力和温度的迅速降低，硅酸在蒸汽中的溶解度急剧减小，所以在低温区域SiO2来不及结晶就析出，故易呈非晶体状态。

蒸汽中铁的氧化物主要是固态微粒，呈溶解状态的量很少。微粒状铁的氧化物在汽轮机各级中都可以沉积，其沉积情况主要与蒸汽流动工况、微粒的大小及蒸汽流通部分金属表面的粗糙程度有关。至于蒸汽溶液中铁的氧化物，则岁蒸汽参数的降低逐渐析出。

随过热蒸汽进入汽轮机的杂质，并不是全部沉积在汽轮机内的，因为从汽轮机排出的蒸汽，尽管参数很低，但仍然具有溶解微量物质的能力，而且排气中含量的湿分也能带走一些杂质。

盐类沉积物在汽轮机中的分布，其基本规律可归纳为以下几点：

一是不同级中沉积物量不一样。在汽轮机中第一级和最后几级积盐量极少外，低压级的积盐量总是比高压级的多一些。在汽轮机最前面的一级中，由于蒸汽参数仍然很高，而且蒸汽流速很快，其中杂质尙不会从蒸汽中析出或者来不及析出，因此往往没有沉积物。在汽轮机最后几级中，由于蒸汽中已含有湿分，杂质就转入湿分中，且湿分能冲洗掉汽轮机叶片上已析出的物质，所以在这里也往往没有沉积物。

二是不同级中沉积物沉积物的化学成分不同。一般来说，汽轮机高压级中的沉积物主要是易溶于水的Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3等；中压级中的沉积物主要是易溶于水的NaCl、Na2CO3和NaOH等；低压级中的沉积物主要是不溶于水的SiO2。铁的氧化物（主要是Fe3O4部分）是在汽轮机各级中（包括第一级）都可能沉积，通常在高压级的沉积物中，它所占的百分率要比低压级多一些。实际上，往往沉积在各级中铁的氧化物重量大致相同，但因低压级中沉积物的量增加，所以铁的氧化物所占百分率减少。

三是在各级隔板和叶轮上分布不均匀。汽轮机中的沉积物不仅在不同级中的分布不均匀即使在同一级中，部位不同，分布也不均匀。例如在叶轮上叶片的边缘、复环的内表面、叶轮孔、叶轮和隔板的背面等处积盐量往往较多，这可能与蒸汽的流通工况有关。

四是供热机组和经常启、停的汽轮机内的沉积物量较少。在汽轮机停机和启动时，都会有部分蒸汽凝结成水，这对于易溶的沉积物有清洗作用，所以在经常启、停的的汽轮机内，往往积盐量较少。此外，热电厂的供热汽轮机内，积盐量也往往较少，这是因为：汽轮机的负荷往往有较大变化（与热用户的用热情况和季节有关），在负荷降低时，汽轮机中工作在湿蒸汽区的级数增加，蒸汽中的湿分有清洗作用，能将原来沉积的易溶物质冲去。

2清洗技术方案及实施

康格公司岱庄热电厂1#汽轮机自2014年大修以来，一直连续运行，设备的利用率很高。由于蒸汽中盐分及杂物的日积月累，至2018年2月，该机通流部分积盐已达到了相当严重的程度，运行中出现了带负荷困难的问题。1#机是一次调整抽汽式汽轮机，额定抽汽压力在0.98MPa，1#机在带12MW负荷的情况下，一段抽汽压力已经达到1.119MPa，致使1#机无法带满负荷。

因为水蒸汽钠盐的溶解性蒸汽的温度成反比；所以，进行汽轮机通流部分冲洗时，在保证汽轮机安全的前提下，要尽可能保持相对低的蒸汽温度，使通流部分大多数处于湿蒸汽状态下，从而达到利用湿蒸汽清洗通流部分积盐的目的。

由于1#汽轮机为抽凝式汽轮机，共分为三段抽汽，其中一段抽汽主要是通过分汽缸向岱庄煤矿供汽、供暖，一段抽汽温度在270℃左右，符合热湿蒸汽的要求。经过我们研究决定，在利用2月份1#机组计划停机小修期间，对1#机组进行清洗。其主要方法是：通过减温减压站—分汽缸--1#汽轮机一段抽汽管道—1#汽轮机进行冲洗，并对此进行了实施。

在实施过程中，我们加强对凝结水的化验，每半小时化验一次凝结水硬度、含钠量，当凝结水澄清、硬度<3umol/L、含钠量<4ug/L时，清洗结束。清洗过程注意事项：

（1）清洗前先退出低真空保护系统，整个清洗过程中维持真空20kPa左右。

（2）在清洗过程中每隔20min化验一次凝结水硬度、电导率。并根据化验结果来决定维持机组转速的时间以及是否继续升速，并判断盐垢的清洗效果，在凝结水电导率基本不变化并与给水电导率（25us/cm）大致相同时停止清洗。

（3）在清洗过程中锅炉方面要根据要求严格控制蒸汽温度、压力，以保证合格蒸汽品质。

（4）当汽温接近饱和温度以后（一般比饱和温度高5℃一10℃）应继续运行到凝结水含盐量降到规定范围内，然后升高气温。

（5）注意监视汽轮机推力轴承金属温度≯85℃（当前最高点78℃）。若推力轴承金属温度上升至85℃同时伴随汽机轴向位移升高时，应终止进行清洗工作。

（6）注意监视汽轮机胀差、汽缸膨胀、各轴承振动、轴承温度、轴向位移的变化，当（7）如在进行汽机通流清洗过程中，任意参数达到紧急条件时，应果断停机；严禁发生人为处理不及时造成汽轮机损坏事故。

（8）清洗以后，应在相同的蒸气参数、背压和流量下比较清洗前后各监视段的压力，判断清洗效果。

3清洗效果

2018年4月10-4月20日，利用1#汽轮机小修时间对1#汽轮机通流部分积盐进行热湿蒸汽冲洗，冲洗完成后：1#汽轮各运行参数达到了正常数值，取得了良好的效果。为此，我们对清洗前后相关数据进行了比较。

4结语

该项目取得如下经济效益：

（1）经济效益：项目实施后，汽轮机可不用揭缸大修清洗，节约大修费30万元；2、节约矿井下网费用：项目实施后，机组不需要大修，可节省大修时间18天，因1#机组为自备机组，可减少矿井下网电量300万度，下网电价每度为0.68元，电厂发电成本为0.57元，节约电费300万*0.11元=33万元。投入为使用蒸汽50吨，50*100元=5000元；人工4个，4*100元=400元。累计效益62.46万元。

（2）社会效益：本技术利用电厂现有条件，通过不揭缸就消除了汽轮机叶片上的积垢，保证了机组的安全运行，杜绝了浪费人力、物力的现象，创造了良好的社会效益，应值得推广应用。

参考文献：

[1]纪昌宏等汽轮机运行及事故处理.北京：化学工业出版社，2012

[2]朱新华等.电厂汽轮机[M].北京：中国电力出版社，1993.

[3]彭新等.汽轮机通流部分结垢的吹扫处理【J】东方电气，2002（3）：39-42.

作者简介：

李昌林（1974－），男，1998年毕业于山东电力高等专科学校，现主要从事发电厂生产技术管理工作。籍贯：山东济南章丘市。