邵洪義

(中國石化河南油田分公司南陽石蠟精細(xì)化工廠，河南南陽 473132)

1 概況

南陽石蠟精細(xì)化工廠動力車間3 MW背壓汽輪機(jī)為青島汽輪機(jī)廠制造的B3-3.43/0.981型背壓式汽輪機(jī)，機(jī)組于1998年12月安裝調(diào)試投產(chǎn)。目前該汽輪機(jī)主要與北京鍋爐廠制造BG-75/3.82-MQ中溫中壓75 t/h煤粉爐配套運(yùn)行。汽輪機(jī)本體由一級雙列復(fù)速級和兩級壓力級組成，額定負(fù)荷為3 000 kW，排汽壓力為0.981 MPa，額定進(jìn)汽量和最大進(jìn)汽量分別為48.7 t/h和65.8 t/h。新蒸汽通過自動主汽門到三通分兩路分別進(jìn)入蒸汽室兩側(cè)，經(jīng)調(diào)速汽門到高壓噴嘴膨脹逐級作功，排汽進(jìn)入全廠低壓蒸汽管網(wǎng)。

2 汽輪機(jī)做功能力下降情況及初步判斷

2010年發(fā)現(xiàn)機(jī)組做功能力顯著下降，并且與2009年對比發(fā)電量明顯降低(見下頁表1)。在相同蒸汽負(fù)荷狀況下做功下降200 kW左右。在調(diào)壓器最大刻度下，最大進(jìn)氣量不超過60 t/h，電負(fù)荷達(dá)不到3 000 kW只能維持2 750 kW運(yùn)行。并且復(fù)速級壓力逐漸升高，轉(zhuǎn)子軸向位移逐漸增大導(dǎo)致軸位移油壓逐漸降低(由0.38 MPa逐漸降低至0.34 MPa)。推力軸承溫度逐漸升高(見下頁表2)。

表1 發(fā)電量對比

表2 推力瓦溫度變化

由以上情況可初步判斷發(fā)電量下降的原因:①汽輪機(jī)內(nèi)部蒸汽通流部分可能存在積鹽現(xiàn)象，造成發(fā)電機(jī)效率降低;②汽輪機(jī)長時間運(yùn)行，部分葉片變形損壞情況加劇，影響汽輪機(jī)發(fā)電能力(2004年、2008年兩次汽輪機(jī)開缸檢修已發(fā)現(xiàn)約30%葉片輕微變型)。

3 汽輪機(jī)開缸檢查及原因確認(rèn)

2010年9月在初步判斷的基礎(chǔ)上，在全廠大修低負(fù)荷期對汽輪機(jī)進(jìn)行開缸檢修。在開缸后發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)壓力級出現(xiàn)明顯的積鹽結(jié)垢情況，并且第二壓力機(jī)積鹽較為嚴(yán)重，厚度達(dá)3 mm左右。另外，在復(fù)速級表面存在油狀膜。

4 原因分析

4.1 取樣分析

通過對汽輪機(jī)第二壓力級葉輪表面的鹽垢進(jìn)行取樣，委托中國地質(zhì)大學(xué)進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)顯示Na2O含量占50.37%，燒失量41.64%。根據(jù)分析結(jié)果及光譜分析說明垢樣的大部分成分是鈉鹽及有機(jī)物(見圖1、表3)。

圖1 光譜分析圖

表3 垢樣成分組成

4.2 蒸汽中鈉鹽及有機(jī)物的形成原因

為查找蒸汽鈉鹽含量高的原因，進(jìn)行為期一月的調(diào)查分析。組織對原水、陽床出水、陰床出水(除鹽水)、給水、凝結(jié)水、爐水、飽和蒸汽、過熱蒸汽的鈉鹽含量、電導(dǎo)逐一進(jìn)行分析，依據(jù)分析數(shù)據(jù)和裝置的運(yùn)行情況判斷引起蒸汽鈉鹽含量高的原因主要有以下三點:

4.2.1 凝結(jié)水水質(zhì)波動影響汽水分離效果

從水汽質(zhì)量跟蹤分析數(shù)據(jù)顯示(部分?jǐn)?shù)據(jù)見表4)，當(dāng)凝結(jié)水送入鍋爐時，因含有油脂類和有機(jī)物，易在鍋爐汽包表面形成泡沫層，泡沫層會導(dǎo)致汽水空間高度減小，影響汽水分離，甚至?xí)鹫羝麕斐烧羝}量增加。

表4 部分蒸汽質(zhì)量分析數(shù)據(jù)

另外，9月煤粉爐冷檢時發(fā)現(xiàn)汽包內(nèi)壁汽水分界面處周圍出現(xiàn)黑色油類的物質(zhì)(見下頁圖2)，以及汽輪機(jī)檢修打開大蓋后發(fā)現(xiàn)的油狀膜，均說明爐水及蒸汽內(nèi)含有油脂類物質(zhì)和有機(jī)物，這些現(xiàn)象在凝結(jié)水投運(yùn)之前從未出現(xiàn)過，因此可以判斷這些油類物質(zhì)和有機(jī)物來自凝結(jié)水。正是這些油脂類和有機(jī)物的存在導(dǎo)致鍋爐汽水分離不好飽和蒸汽出現(xiàn)水滴攜帶而影響蒸汽品質(zhì)的。

4.2.2 噴水減溫水的水質(zhì)二次污染過熱蒸汽

正常情況下，過熱蒸汽的品質(zhì)取決于飽和蒸汽的品質(zhì)，過熱蒸汽鈉鹽含量應(yīng)與飽和蒸汽鈉鹽含量相當(dāng)，甚至更好一些，可分析結(jié)果顯示過熱蒸汽鈉鹽含量總是高于飽和蒸汽鈉鹽(見表4)。這一現(xiàn)象表明過熱蒸汽在過熱器內(nèi)又受到一次污染。經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)查分析得知，煤粉爐剛投運(yùn)時過熱器的噴水減溫器是用自制冷凝器自制的冷凝水噴水減溫，因自制冷凝器的制水能力逐年下降，靠自制冷凝器自制的冷凝水已不能滿足過熱蒸汽控制溫度需要，從2009年初開始，當(dāng)自制冷凝器自制的水不夠用時通過補(bǔ)充部分給水作為噴水減溫器的噴水來降低過熱蒸汽的溫度，而國家標(biāo)準(zhǔn)中并未明確規(guī)定給水中鈉鹽的控制指標(biāo)，其中的鈉鹽是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于過熱蒸汽的鈉鹽，這就是過熱蒸汽鈉鹽含量總是高于飽和蒸汽鈉鹽的原因。

圖2 汽包人孔油狀物

4.2.3 陽床出水鈉鹽含量偏高

目前陽床出口鈉離子含量為≤200 μg/L，高于≤100 μg/L的國家標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)致除鹽水及給水中鈉離子含量偏高。

5 鹽垢處理和改進(jìn)措施

5.1 汽輪機(jī)機(jī)鹽垢處理及效果

對于汽輪機(jī)通流部分的鹽垢，采取將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和隔板拆除，外送進(jìn)行噴砂除垢。噴砂后的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡測試，以防止轉(zhuǎn)子動不平衡。2010年10月重新投用，汽輪機(jī)做功能力有了顯著提高，能夠達(dá)到3 000 kW額定負(fù)荷;并且推力瓦的溫度下降至60℃，軸向位移油壓恢復(fù)至0.38 MPa。

5.2 改進(jìn)措施

5.2.1 有效控制凝結(jié)水來水水質(zhì)

凝結(jié)水裝置屢次出現(xiàn)來水水質(zhì)油和濁度嚴(yán)重超標(biāo)的情況。應(yīng)提高在線油自動甄別系統(tǒng)可靠性，當(dāng)水質(zhì)不良時系統(tǒng)能夠自動識別并切除出凝結(jié)水管網(wǎng)系統(tǒng)，杜絕后續(xù)裝置的污染，減少后續(xù)處理工作，確保凝結(jié)水裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

5.2.2 對凝結(jié)水除油除鐵裝置進(jìn)行維修、預(yù)膜，提高處理能力

按廠家要求凝結(jié)水裝置濾罐和纖維罐內(nèi)的過濾管件每三年要預(yù)膜一次，該裝置運(yùn)行將近4年，從凝結(jié)水進(jìn)出口油含量分析數(shù)據(jù)看，目前裝置除油能力極弱，進(jìn)口和出口含油幾乎接近，甚至經(jīng)常出現(xiàn)出口含油超過進(jìn)口含油(部分?jǐn)?shù)據(jù)見表5)。說明罐內(nèi)過濾管件已被油和蠟污染，只靠蒸汽反吹恢復(fù)不了過濾能力，因此，凝結(jié)水裝置需要停運(yùn)，打開罐體檢查、清洗、更換過濾管件，并對過濾管件進(jìn)行預(yù)膜，恢復(fù)處理能力。

表5 部分凝結(jié)水分析數(shù)據(jù)

5.2.3 自制冷凝器進(jìn)行檢修，必要時進(jìn)行更換

恢復(fù)自制冷凝器制水能力，避免采用給水噴水減溫，減少過熱蒸汽的二次污染。

5.2.4 更換陽床離子交換樹脂，降低除鹽水鈉鹽含量

水處理陽床一直連續(xù)運(yùn)行已將近五年，達(dá)到離子交換樹脂使用周期(一般為3～5年)，陽床除鈉能力大大降低。因此降低除鹽水水中鈉鹽含量，必須更換陽床樹脂。

6 結(jié)論

由于蒸汽鈉鹽超標(biāo)引起背壓汽輪機(jī)通流部分積鹽結(jié)垢，并導(dǎo)致作功能力下降，其原因是由水處理、凝結(jié)水裝置，鍋爐自制冷凝器多個問題綜合造成的。這就要求平時統(tǒng)籌兼顧做好水質(zhì)的監(jiān)督，尤其是石油化工企業(yè)要重點加強(qiáng)凝結(jié)水回收裝置水質(zhì)管理。只有這樣才能避免或延緩出現(xiàn)類似問題的發(fā)生。