135MW汽轮机结垢原因分析与处理措施

135MW汽轮机结垢原因分析与处理措施

荆宇新

赤峰热电厂有限责任公司 内蒙古赤峰市 024000

摘要：文章通过对汽轮机结垢原因的分析，提出了解决措施，实施在线清洗，清洗效果达到了预期目标，同时介绍了在线清洗的经验和注意事项。

关键词：汽轮机；结垢；原因；对策

电厂1#机组为全燃煤气-汽轮发电机组，装机容量135 MW，配置有杭州锅炉厂生产的400 t/h超高压煤气锅炉、汽轮机厂生产的超高压中间再热单轴双缸双排汽凝汽式150 MW汽轮发电机组。机组于2016年9月正式投入生产，2017年2月份开始，机组在相同负荷下主蒸汽流量增加，调节级压力升高，针对此异常现象，电厂组织专业技术人员进行了调查分析。

一、结垢原因分析

1.原因分析。电厂1#机组循环水采用海水作水源的直流供水系统，为凝汽器提供冷却水。2017年3月份根据化水检测结果发现1#锅炉主蒸汽含钠量超标，最大值达160μg/L，同时检查发现凝结水含钠大大超标。经查系凝汽器钛管破裂（通过对凝汽器查漏，对泄漏点进行了处理），大量海水进入热力系统，造成锅炉炉水品质恶化。另外，机组过热蒸汽温度采用给水喷水减温方式调节，一次、二次减温水喷水量大，给水中钠离子含量高，从而导致主蒸汽钠离子超标。所以初步判断由于水质原因，造成汽轮机叶片结垢。

2.对机组危害分析。因高参数汽轮机的通流面积很小,对结垢造成的影响极为敏感。汽轮机通流部分结垢将使通流面积减小。若维持各级压力不变,流量将减少,使机组出力下降。若要保持出力,就要开大进汽阀,这必然使结垢级的压降增大,造成轴向推力增加。此外,结垢使动、静槽道表面粗糙,摩擦损失增加。若主汽阀、调节阀及抽汽逆止阀的阀杆上结垢引起卡涩,还可能导致汽轮机发生严重事故。在高压汽轮机带负荷运行中,要监视其内部的清洁状况,只能靠压力表对某些级段的压力变化进行监督来实现。通常把调节级汽室、各段调整抽汽和非调整抽汽汽室作为压力的监视点,通称为监视段压力。凝汽式汽轮机的监视段压力与流量成正比,同一流量下,若监视段压力较初投产时的数值高,表明监视点后面多级结垢,当监视段压力增大5%~15%以上时,轴向推力将增大到威胁机组安全的程度。因此,在运行中,当监视段压力超过规定极限值时,应对通流部分进行清洗或机械清除结垢。

二、汽轮机结垢的解决对策

在研究了外单位有关汽轮机在线饱和蒸汽清垢的有关文献后，决定在不降低蒸汽进口压力，不降低汽轮机转速的前提下，采用饱和蒸汽进行吹扫冲洗，利用湿蒸汽溶解叶片上的污垢，经冷凝水排液系统排除，这样可维持压缩机负荷，确保装置稳定运行。

1.方案讨论。汽轮机结垢后国内解决的办法主要有两种，其一是停机解体各部件，用高压水枪对各结垢部件表面进行清扫，清除结垢物。其二是在汽轮机运行中，使用低温蒸汽进行吹洗，将机内溶于水的盐垢清洗掉。如果机组停车大修，既要投入大量的人力物力，又需要较长的时间，势必会造成巨大损失，在机组解体检修时每天仅干气和液化气放火炬巨大损失。而采用汽轮机运行中带负荷用低温蒸汽进行吹洗的方法，虽然省时省力，但机组运行工况将发生很大变化，如果操作参数控制稍有不当，对汽轮机的安全运行会造成极大的威胁。此方法在我们还没有先例，对整个清洗过程毫无经验可借鉴。为解决这一难题，我们查阅了各种技术文献，对围内其他厂家低温蒸汽带负荷清洗的案例进行认真的研究、分析，认为按我们目前的工艺流程，完全能实现透平运行中带负荷的清洗除垢，并编制了透平在线清洗方案及应急预案。

2.清洗方案实施原则。(1)安全第一；(2)保证设备安全，不停车；(3)如装置紧急停车，立即启动应急预案；(4)严格按照方案进行清洗，有问题要及时汇报；(5)清洗过程要走一步看一步，试探性进行。

3.准备工作及注意事项。(1)由于透平冲洗需要3．5 MPa压力的饱和蒸汽，其饱和温度在240℃，而余热锅炉产生的过热蒸汽在430℃左右，需采取降温不降压措施，在工艺上可以通过调整温水用量、炉膛瓦斯用量，以及催化再生烟气的切入量来实现蒸汽温度的控制。为提高降温的深度，在余热锅炉3．5 MPa过热蒸汽出口处用孔板增加6 t／h的水量降温，并打开汽轮机蒸汽入口管线最低点的3处排污阀进行排水，确保蒸汽中不夹带水；(2)在降温过程中，为防止金属温降过快造成过大的热应力，要严格控制蒸汽温降率，并严格监视和控制汽缸内壁的温降率，以每小时降20℃为基准；(3)在汽轮机3．5 MPa人口管线和1．3 MPa排汽管线上各安装一套移动式蒸汽冷凝采样器，在冲洗过程中每半小时对进、出口蒸汽冷凝水进行采样分析，并根据分析结果决定冲洗的时间和程度；(4)做好整个吹扫过程中各类工艺参数和监测数据的收集；(5)要密切注意气压机和透平的运行状态，一旦出现喘振、轴振动和轴位移高、轴承温度快速上升等现象，立即停止吹扫，恢复原状。

三、实施效果

2017年5月23日，逐渐将3．5 MPa过热蒸汽温度由380℃降至330℃，24日又缓慢降至290℃，25日9：00开始进行在线湿蒸汽清洗汽轮机流道的工作，此时转速稳定在7 100 r／rain，气压机带负荷运行，逐步降低蒸汽温度至饱和蒸汽温度，并每半小时对凝结水采样进行分析。当温度降至265℃时，汽轮机出口蒸汽凝结水开始发黑，显现了清洗效果，随着温度进一步下降至220℃时，出口蒸汽凝结水颜色越深，随后逐渐变清。在下午15：30时，停止在线清洗，蒸汽温度逐步恢复到380℃，整个清洗过程共进行了7个小时。从出口蒸汽凝结水采样分析情况看(见图1)。开始起到清垢作用是在9：20，从这时起曲线上有3个明显的峰值，分别对应蒸汽温度为260℃、240℃和220℃。其中220℃时，清垢效果最为明显，其最高峰值时正常值的800倍。由此，可以说明Na+在饱和湿蒸汽的作用下，Na+不断溶解，转子上的结垢物开始出现蜂窝，随着蒸汽温度进一步降低，湿蒸汽水滴增多，在大量水滴的冲蚀作用下，结垢物迅速大量脱落，随蒸汽排出，溶解达到最高值。随后很快降至低点，说明清垢工作基本完成。在整个冲洗过程中，由于在调整过程中采取了缓慢小幅度的方法，机组各点的振动、轴温等监控数据均未发生变化，只有汽轮机转子轴位移发生很大变化，由+160 改变成一150 ，恢复到原正常状态。

图1清垢效果(Na+离子含量)

蒸汽质量是影响汽轮机安全稳定运行的重要因素。较差的蒸汽品质能引起汽轮机转子结垢,降低了汽轮机的运行效率。利用低参数蒸汽对汽轮机通流部分进行清洗，可以有效的去除因水质不良造成的汽轮机钠盐结垢。今后1#机组在运行中需要加强锅炉汽水品质的监督，发现主蒸汽电导率、含钠量异常时及时排查原因，检查凝结水含钠量是否正常以判断凝汽器是否泄漏，确保锅炉水质安全。

【1】王建.300MW汽轮机通流部分结垢清洗及防范[J].电力安全技术.2018（2）：14—15.

【2】彭瑞.汽轮机通流部分结垢的吹洗处理.东方电气评论[J].2018（3）:153-157.

【3】李州.135 MW汽轮机结垢原因分析与处理措施[J].电力安全技术.2018（2）：14—15.