優(yōu)化蒸汽鈉離子含量，降低汽輪機(jī)結(jié)垢

江 利,徐 強(qiáng),李民舉

(江蘇新海石化有限公司，江蘇 連云港 222113)

江蘇新海石化有限公司現(xiàn)有三臺(tái)汽輪機(jī)，分別為80萬(wàn)t/a加氫改制(裂化)裝置型號(hào)為BH25/01、100萬(wàn)t/a延遲焦化車間裝置型號(hào)為BH25/01、120萬(wàn)t/a重油制烯烴裝置BH32/01的汽輪機(jī)，公司汽輪機(jī)所用蒸汽主要為重油制烯烴和加氫改制裝置汽包發(fā)汽，不足部分來(lái)自外購(gòu)。自2017年底，三套裝置汽輪機(jī)相繼出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。

針對(duì)公司汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)間短、出現(xiàn)結(jié)垢情況，公司從結(jié)垢樣品、加藥情況進(jìn)行分析，主要原因?yàn)檎羝锈c離子含量超標(biāo)，通過(guò)采取優(yōu)化措施，后期檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)施效果良好。

1 汽輪機(jī)結(jié)垢情況

1.1 汽輪機(jī)運(yùn)行周期

運(yùn)行情況：加氫改制(裂化)裝置2016年12月至2017年12月汽輪機(jī)運(yùn)行一年出現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上結(jié)鹽，被迫停工檢修，拆開(kāi)檢查葉輪結(jié)白色硬垢；2018年3月延遲焦化裝置大檢修拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)一級(jí)葉輪結(jié)垢，二級(jí)三級(jí)葉輪均有結(jié)垢現(xiàn)象。重油制烯烴裝置汽輪機(jī)運(yùn)行十個(gè)月出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥開(kāi)大轉(zhuǎn)速提高不明顯現(xiàn)象，拆開(kāi)檢查葉輪結(jié)白色硬垢；焦化車間汽輪機(jī)運(yùn)行半年，轉(zhuǎn)速有達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速情況，拆開(kāi)檢查葉輪結(jié)白色硬垢。

1.2 汽輪機(jī)垢樣分析

通過(guò)加氫改制(裂化)和重油制烯烴裝置汽輪機(jī)垢樣送檢分析發(fā)現(xiàn)主要是鈉鹽：NaCl、Na2CO3、NaNO3等鈉鹽，說(shuō)明汽包水樣Na+、Cl-較高。

1.3 各裝置汽包加藥情況

混合油加氫裝置汽包配藥方式：1kg磷酸酸鈉和0.5kg氫氧化鈉加除鹽水溶解混合，配成1m3溶液。

硫磺車間配藥方式：1.5kg磷酸三鈉和0.5kg氫氧化鈉加除鹽水溶解混合，現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)100cm處，配成1m3溶液。

加氫改制(裂化)裝置配藥方式：2017年加1桶鍋爐水處理劑，加水至現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)120cm處。

重油制烯烴裝置配藥方式：0.4kg的磷酸三鈉，加除鹽水溶解混合1m3的加藥罐配滿。

表2 新海與東明石化(總公司)加藥量情況對(duì)比

1.4 汽輪機(jī)結(jié)垢原因分析

汽輪機(jī)結(jié)垢原因[1]主要是過(guò)熱蒸汽品質(zhì)不良，蒸汽中鈉離子含量超標(biāo)。鈉離子含量高進(jìn)而導(dǎo)致鈉鹽如NaCl、Na2CO3在蒸氣中的含量增加，鈉鹽隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽室，通過(guò)噴嘴導(dǎo)入各調(diào)節(jié)級(jí)，當(dāng)蒸汽在通流部分膨脹做功時(shí)，參數(shù)降低及汽流方向和流速不斷改變，蒸汽攜帶鹽分的能力逐漸減弱，在減壓部位或流道變更部位被分離出來(lái)，沉積在噴嘴、動(dòng)葉片和進(jìn)汽閥等通流部件表面上，形成鹽垢，造成汽輪機(jī)效率降低，為了保持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，就要開(kāi)大調(diào)節(jié)氣閥，當(dāng)氣閥開(kāi)至最大仍達(dá)不到合適的轉(zhuǎn)速時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降現(xiàn)象，進(jìn)而影響到裝置的安全生產(chǎn)。

2 蒸汽鈉含量高的原因

2.1 鍋爐內(nèi)汽水分離裝置的影響

過(guò)熱蒸汽的鈉離子超標(biāo), 說(shuō)明汽包內(nèi)水汽分離裝置故障。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)重油制烯烴裝置外取熱器汽水分離設(shè)備旋分多處脫落。導(dǎo)致旋液分離器[2]脫落的原因主要有：(1)生產(chǎn)波動(dòng)。操作不穩(wěn)定使汽水分離裝置負(fù)荷忽大忽小，易導(dǎo)致旋分脫落。(2)超負(fù)荷生產(chǎn)。生產(chǎn)負(fù)荷過(guò)大使產(chǎn)汽量超標(biāo)，易造成旋分損壞。(3)水質(zhì)控制不好。汽包水質(zhì)鈉離子超標(biāo)進(jìn)而會(huì)使蒸汽中鈉含量超標(biāo)。因此鍋爐內(nèi)汽水分離裝置分離器損壞，造成蒸汽鈉含量高的主要原因。

2.2 除鹽水鈉含量高的影響

公司凝結(jié)水經(jīng)過(guò)除鐵除油后回到除鹽水系統(tǒng)循環(huán)使用，導(dǎo)致除鹽水中鈉離子逐步濃縮，使鈉離子含量升高。因此凝結(jié)水未經(jīng)除鹽循環(huán)利用是蒸汽鈉含量高的主要因素。

2.3 汽包加藥的影響

為了控制汽包水水質(zhì)，加入NaOH和Na3PO4，造成汽包水鈉離子含量超標(biāo)，進(jìn)而使蒸汽中鈉離子超標(biāo)。因此汽包加藥不合理是蒸汽鈉含量高的主要因素。

2.4 生產(chǎn)操作的影響

生產(chǎn)操作控制不穩(wěn)，汽包發(fā)汽量負(fù)荷忽大忽小，易使蒸汽帶水，進(jìn)而影響蒸汽品質(zhì)。因此汽包升降負(fù)荷變化大是蒸汽鈉含量高的次要因素。

2.5 汽包水位控制不穩(wěn)

汽包水位控制過(guò)高會(huì)使汽包上部空間減小 , 造成汽水分離不好, 易使蒸汽帶水，使蒸汽中鈉離子含量升高。因此汽包液位控制過(guò)高是蒸汽鈉含量高的次要因素。

3 鈉離子含量高的優(yōu)化措施及效果

3.1 針對(duì)鈉離子含量高[3]所采取的優(yōu)化措施

(1)生產(chǎn)控制平穩(wěn)，減少波動(dòng)，利用停工檢修時(shí)間修復(fù)脫落旋分器，使汽水分離裝置在正常生產(chǎn)中達(dá)到預(yù)期效果。

(3)各裝置按規(guī)定執(zhí)行汽包定排連排[4]，減少汽包水鹽含量；各車間建立排污率臺(tái)賬，并進(jìn)行監(jiān)控。

(4)技術(shù)處加強(qiáng)對(duì)各裝置蒸汽質(zhì)量監(jiān)督，考核。

(5)推進(jìn)動(dòng)力車間凝結(jié)水精除鹽技改項(xiàng)目實(shí)施。

(6)各裝置控制汽包發(fā)汽量升降速率，減少蒸汽帶鹽量。

(7)各裝置汽包水位維持在50%左右穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

(8)每周二次對(duì)各裝置凝結(jié)水、外來(lái)蒸汽、凝結(jié)水與循環(huán)水換熱器水質(zhì)鈉含量進(jìn)行分析，列入質(zhì)檢計(jì)劃。

(9)各裝置檢修期間增加凝結(jié)水回動(dòng)力車間的預(yù)留口，既能裝置之間熱聯(lián)合流程又能送至凝結(jié)水精脫鹽裝置；核實(shí)裝置凝結(jié)水采樣點(diǎn)是否合適，確保采取樣品的準(zhǔn)確性。

3.2 優(yōu)化后的效果

3.2.1 鈉離子含量情況

優(yōu)化前后過(guò)熱蒸汽鈉離子含量(優(yōu)化前加氫改制裝置同其它裝置相比鈉離子含量最高，以加氫改制裝置鈉離子含量)對(duì)比：

實(shí)施前：

圖1 優(yōu)化前鈉離子情況

實(shí)施后：

圖2 優(yōu)化后鈉離子情況

以上數(shù)據(jù)分析可知優(yōu)化實(shí)施后，鈉離子含量降低效果明顯，達(dá)到了實(shí)施目的。

3.2.2 汽輪機(jī)結(jié)垢情況

2018年3月(優(yōu)化前)與2019年2月(優(yōu)化后)延遲焦化裝置檢修，拆檢后的汽輪機(jī)結(jié)垢情況對(duì)比：

圖3 2018年3月延遲焦化裝置汽輪機(jī)拆檢情況

圖4 2019年2月延遲焦化裝置汽輪機(jī)拆檢情況

經(jīng)拆檢前后現(xiàn)場(chǎng)圖片對(duì)比可知，實(shí)施前各裝置汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重；實(shí)施后，焦化汽輪機(jī)拆檢發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯結(jié)垢現(xiàn)象(重油制烯烴、加氫改制裝置已運(yùn)行一年，暫未檢修，目前運(yùn)行狀態(tài)良好)，說(shuō)明系統(tǒng)水質(zhì)優(yōu)化后，達(dá)到了降低汽輪機(jī)結(jié)垢的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

保證各裝置水汽品質(zhì)是汽輪機(jī)能夠長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵，公司進(jìn)行優(yōu)化操作后，汽輪機(jī)結(jié)垢現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。建議后期加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)和控制，保證裝置操作平穩(wěn)，減少生產(chǎn)波動(dòng)，避免超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，為裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行提供有力保障。