背壓式汽輪機(jī)結(jié)鹽原因分析

徐孝闖

（中國(guó)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(shè)計(jì)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(jīng)歷了柴油國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量升級(jí)改造，可以生產(chǎn)出含硫在10×10-6以下的柴油。加氫精制裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)于2016年柴油國(guó)V質(zhì)量升級(jí)改造中新建投用。該機(jī)組是由背壓式汽輪機(jī)和離心式壓縮機(jī)組成，壓縮機(jī)和汽輪機(jī)采用聯(lián)合底座。汽輪機(jī)制造廠家為杭州汽輪機(jī)廠，主要部件有汽缸、轉(zhuǎn)子、干氣密封和調(diào)速系統(tǒng)等。汽輪機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 汽輪機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1 機(jī)組故障描述及判斷分析

2018年6月，加氫精制裝置汽輪機(jī)調(diào)速氣閥開(kāi)度由75%緩慢升至100%全開(kāi)，轉(zhuǎn)速只有9750 r/min，仍不能達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速9850 r/min，并且轉(zhuǎn)速逐漸下降（圖1）。6月下旬，汽輪機(jī)頻繁出現(xiàn)類(lèi)似狀況。7月初，汽輪機(jī)調(diào)速器開(kāi)度在90%～100%來(lái)回波動(dòng)，轉(zhuǎn)速需保持中壓蒸汽入口壓力3.5 MPa以上來(lái)維持，而且入口蒸汽流量卻持續(xù)降低。7月下旬開(kāi)始，汽輪機(jī)氣閥開(kāi)度固定在100%，轉(zhuǎn)速下降至9000 r/min，蒸汽流量下降至16.4 t/h，此后，汽輪機(jī)狀況持續(xù)惡化。到汽輪機(jī)停機(jī)檢修前，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降至7218 r/min，蒸汽流量下降至12.3 t/h。通過(guò)對(duì)比調(diào)速器100%全開(kāi)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)油動(dòng)機(jī)行程標(biāo)尺為（37～38）mm，這一現(xiàn)象與2016年11月開(kāi)機(jī)時(shí)相比，調(diào)速器靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有近8 mm偏差，二次油壓與靜態(tài)試驗(yàn)一致。而蒸汽系統(tǒng)并無(wú)較大升降處理量的極端生產(chǎn)操作變動(dòng)，中壓蒸汽也基本穩(wěn)定在（3.45～3.65）MPa。與此同時(shí)，汽輪機(jī)輪室壓力有持續(xù)上升趨勢(shì)，輪室壓力是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)后壓力，通過(guò)壓力值變化，可以反映出汽輪機(jī)內(nèi)部清潔程度。綜上所述，判斷為汽輪機(jī)通流部分結(jié)鹽嚴(yán)重，造成蒸汽做功受阻，機(jī)組需要停機(jī)檢修，流通部件清洗。

圖1 汽輪機(jī)調(diào)速閥開(kāi)度實(shí)時(shí)記錄畫(huà)面

2 處理措施及原因分析

汽輪機(jī)停機(jī)檢修，機(jī)體拆解后，重點(diǎn)檢查其流通部位結(jié)垢情況，其中速關(guān)閥入口過(guò)濾網(wǎng)，表面清潔無(wú)堵塞，網(wǎng)格無(wú)變形、無(wú)損壞；輪室內(nèi)各級(jí)動(dòng)葉與靜葉表面上有不同程度的結(jié)垢，但后三級(jí)動(dòng)葉與靜葉結(jié)垢較嚴(yán)重，見(jiàn)圖2，圖3。

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片結(jié)垢物使用高壓軟化水物理手段清理，葉片死角殘留的結(jié)垢先用專(zhuān)業(yè)工具處理，再用高壓軟化水清理。導(dǎo)葉持環(huán)放入設(shè)備清理專(zhuān)用水槽內(nèi)浸泡，將結(jié)垢物先溶解，再用高壓軟化水沖洗，使得轉(zhuǎn)子和導(dǎo)葉持環(huán)表面清潔、無(wú)異物。同時(shí)轉(zhuǎn)子清理干凈后做動(dòng)平衡檢測(cè)。

經(jīng)化驗(yàn)分析得到結(jié)構(gòu)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(zhì)。結(jié)垢物中鈉化合物所占比例較大，后三級(jí)的沉積物主要為硅酸鈉。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況研判，結(jié)鹽原因主要是由于主蒸汽品質(zhì)不良，夾帶了過(guò)量的各種鹽分和雜質(zhì)。當(dāng)主蒸汽進(jìn)入機(jī)體膨脹做功時(shí)，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(lái)，一部分隨著蒸汽帶走了，而一部分會(huì)沉積在動(dòng)葉片和靜葉片等流通部位的表面上，成為一層鹽垢，隨著時(shí)間的推移，結(jié)鹽越來(lái)越多。使蒸汽通道面積逐漸變小，降低了汽輪機(jī)的輸出功率，即便將汽輪機(jī)主汽門(mén)開(kāi)度調(diào)大，也難以達(dá)到提高機(jī)組轉(zhuǎn)數(shù)的目的，進(jìn)而汽輪機(jī)做功不好，影響汽輪機(jī)正常運(yùn)行。同時(shí)，汽輪機(jī)后三級(jí)動(dòng)靜葉片比前幾級(jí)動(dòng)靜葉片壓力和溫度都低，結(jié)鹽物溶解度隨之降低，造成固態(tài)物質(zhì)析出的比較多，所以結(jié)鹽程度嚴(yán)重。

表2 汽輪機(jī)靜態(tài)調(diào)試數(shù)據(jù)

圖2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片結(jié)垢情況

圖3 汽輪機(jī)靜葉結(jié)垢情況

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）汽輪機(jī)結(jié)鹽的重要原因是蒸汽品質(zhì)問(wèn)題，所以需要從源頭把控，上游裝置通過(guò)加強(qiáng)水質(zhì)、蒸汽品質(zhì)管理，整體提升產(chǎn)汽鍋爐的操作水平，最大限度地控制蒸汽鹽分和雜質(zhì)含量，保證蒸汽各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，才能徹底解決汽輪機(jī)結(jié)鹽等問(wèn)題。

（2）需繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)輪室壓力、氣閥開(kāi)度、二次油壓、油動(dòng)機(jī)標(biāo)尺，并關(guān)注各參數(shù)間對(duì)應(yīng)關(guān)系的變化，形成記錄，及時(shí)診斷汽輪機(jī)流通部分結(jié)鹽程度，并制定行之有效的處理措施。

（3）應(yīng)在3.5 MPa蒸汽來(lái)汽管路上增加蒸汽采樣口，對(duì)蒸汽來(lái)汽品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，起到督促蒸汽品質(zhì)管理作用，發(fā)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)異常及時(shí)溝通匯報(bào)。

（4）建議再發(fā)生汽輪機(jī)結(jié)鹽問(wèn)題時(shí)，可以采取汽輪機(jī)在線濕蒸汽清洗方案，以避免機(jī)組停車(chē)檢修，給解決結(jié)鹽問(wèn)題提供新的手段。