赫 兵，張?jiān)录t，寧德君，劉愛(ài)南

（中國(guó)石化錦西石化公司機(jī)械動(dòng)力處，遼寧葫蘆島125001）

工業(yè)汽輪機(jī)在石油化工、發(fā)電等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，汽輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的富氣壓縮機(jī)組是煉油企業(yè)催化裝置的核心關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到裝置的正常生產(chǎn)［1］。某石化公司重油催化裝置汽輪機(jī)型號(hào)為NG40/32/0，為杭州汽輪機(jī)廠產(chǎn)品。2016 年10 月檢修，11 月份開(kāi)工運(yùn)行至2018 年9 月19 日，出現(xiàn)耗氣量增加、提速困難，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)值逐步攀升等情況，已經(jīng)對(duì)反應(yīng)壓力控制產(chǎn)生制約的不利影響。若輪室壓力繼續(xù)上升，會(huì)產(chǎn)生汽輪機(jī)出力效率降低、耗汽量增加、汽輪機(jī)提速困難、轉(zhuǎn)速逐漸下降、軸向推力增大等問(wèn)題，對(duì)富氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行造成影響，并進(jìn)一步影響反應(yīng)壓力的控制，迫使裝置降量低負(fù)荷運(yùn)行直至汽輪機(jī)檢修處理。

1 汽輪機(jī)結(jié)垢采用在線清洗的論證

1.1 汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的判斷和成因

重油催化裝置汽輪機(jī)在2016 年11 月份檢修開(kāi)工初期，輪室壓力在2.0 MPa 左右，至2018 年5月輪室壓力緩慢上升至2.5 MPa。截至9 月19 日，輪室壓力最高達(dá)3.4 MPa,主汽門(mén)開(kāi)度最高達(dá)90%以上，汽輪機(jī)振動(dòng)值最高達(dá)50 μm，已經(jīng)出現(xiàn)耗氣量增加、提速困難的現(xiàn)象。汽輪機(jī)入口為過(guò)熱蒸汽，當(dāng)過(guò)熱蒸汽品質(zhì)不良時(shí)，蒸汽中易溶于水的鈉的化合物和不溶于水或極難溶于水的化合物超標(biāo)，當(dāng)蒸汽在通流部分中膨脹做功時(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)葉和汽閥等通流部件表面上［2］，形成積垢。大多數(shù)情況下，積垢包括積鹽和硅垢，積鹽主要是可溶于水的NaCl、Na2SO4、硅酸鹽等，硅垢中有不同晶體結(jié)構(gòu)的SiO2，而SiO2有很強(qiáng)的結(jié)垢能力，結(jié)垢層非常堅(jiān)硬，不溶于水。

1.2 汽輪機(jī)結(jié)垢的危害

汽輪機(jī)結(jié)垢會(huì)使得通流面積減少，造成做功能力下降，動(dòng)靜葉片結(jié)垢會(huì)使得其表面粗糙，增加摩擦損失，使效率下降，結(jié)垢厚度每增加0.1 mm，汽輪機(jī)級(jí)效率約下降3%左右，同時(shí)積垢也會(huì)造成轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、軸振動(dòng)大；轉(zhuǎn)子軸向力增大、推力軸承過(guò)載而誘發(fā)事故。若速關(guān)閥、調(diào)節(jié)汽閥閥桿結(jié)垢，則可能造成閥門(mén)卡澀，在需要緊急停車(chē)等情況時(shí)不能快速動(dòng)作，造成意外事故。

1.3 汽輪機(jī)在線清洗的原理：

在線清洗主要是利用鈉鹽在飽和蒸汽中的溶解度較大的特點(diǎn)，將汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度降低到稍高于其對(duì)應(yīng)飽和溫度，做功后產(chǎn)生濕蒸汽，沖刷結(jié)垢葉片，將鹽垢溶解。積鹽被濕蒸汽中凝結(jié)水帶走而得以清除，而當(dāng)溶于水的化合物被沖掉后，不溶于水的SiO2垢層會(huì)隨之瓦解而被除去［3］。

1.4 汽輪機(jī)在線清洗的方法：

汽輪機(jī)結(jié)鹽在線清洗時(shí)，采用1.0 MPa 低壓蒸汽，通過(guò)調(diào)節(jié)減溫水量，控制蒸汽溫度高于其相應(yīng)壓力下飽和溫度20 ℃，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制在低速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，不超過(guò)1 000 r/min［4］。

2 汽輪機(jī)結(jié)垢在線清洗的實(shí)施

2.1 前期準(zhǔn)備工作

（1）編制技術(shù)方案及操作卡，按程序進(jìn)行審批，對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)；

（2）汽輪機(jī)背壓蒸汽線排凝閥接臨時(shí)采樣器，以對(duì)排汽進(jìn)行采樣分析，對(duì)汽輪機(jī)在線清洗效果進(jìn)行跟蹤分析；

（3）提前聯(lián)系質(zhì)檢化驗(yàn)部門(mén)，準(zhǔn)備每0.5 h 分析1次汽輪機(jī)排汽中鈉離子、SiO2含量及電導(dǎo)率；

（4）準(zhǔn)備《汽輪機(jī)排汽采樣分析記錄表》及《汽輪機(jī)操作參數(shù)記錄表》，以對(duì)分析數(shù)據(jù)、操作參數(shù)進(jìn)行記錄，對(duì)汽輪機(jī)在線清洗效果進(jìn)行跟蹤分析；

（5）汽輪機(jī)清洗期間，鍋爐產(chǎn)3.5 MPa 過(guò)熱蒸汽量將降低至105 t/h，同時(shí)汽輪機(jī)不消耗3.5 MPa蒸汽，系統(tǒng)中、低壓蒸汽系統(tǒng)的平衡情況會(huì)發(fā)生變化，為維持3.5 MPa 與1.0 MPa 蒸汽系統(tǒng)平衡，裝置外減溫減壓器補(bǔ)汽量將由15～20 t/h 增加至35～45 t/h，同時(shí)1.0MPa蒸汽需要系統(tǒng)補(bǔ)充30 t/h。對(duì)此需同生產(chǎn)部門(mén)共同制定汽輪機(jī)清洗操作期間3.5 MPa及1.0 MPa蒸汽系統(tǒng)的運(yùn)行方案［5］。具體變化情況見(jiàn)表1。

（6）配制臨時(shí)管線，以滿足汽輪機(jī)在線清洗工藝流程要求。具體情況見(jiàn)圖1。

表1 蒸汽系統(tǒng)調(diào)整變化情況

圖1 汽輪機(jī)在線清洗工藝流程

2.2 在線清洗主要過(guò)程

（1）壓縮機(jī)崗位將汽輪機(jī)進(jìn)、排汽與系統(tǒng)連接閥門(mén)關(guān)閉，背壓蒸汽改至放空。檢修單位拆解汽輪機(jī)與壓縮機(jī)的聯(lián)軸器。

（2）壓縮機(jī)崗位引臨時(shí)線蒸汽至速關(guān)閥前脫水，待汽輪機(jī)機(jī)體溫度降至300 ℃，汽輪機(jī)開(kāi)機(jī)，控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速1 000 r/min。

（3）反應(yīng)崗位調(diào)節(jié)汽輪機(jī)入口臨時(shí)線蒸汽減溫水流量，緩慢降低臨時(shí)線過(guò)熱蒸汽溫度，在降至200 ℃以前，控制過(guò)熱汽降溫速度≯50 ℃/h，降至200 ℃后，控制過(guò)熱蒸汽降溫速度≯10 ℃/10 min，最終控制過(guò)熱蒸汽溫度較其對(duì)應(yīng)壓力的飽和溫度高20 ℃，具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 飽和蒸汽溫度壓力對(duì)應(yīng)表

（4）壓縮機(jī)崗位每0.5 h 用臨時(shí)采樣器對(duì)汽輪機(jī)出口凝汽進(jìn)行采樣，并通過(guò)質(zhì)檢化驗(yàn)部門(mén)進(jìn)行分析，及時(shí)記錄分析數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3。

表3 汽輪機(jī)清洗前后排氣凝結(jié)水分析

（5）壓縮機(jī)崗位每0.5 h記錄汽輪機(jī)參數(shù)。

（6）汽輪機(jī)出口凝汽分析結(jié)果先呈上升趨勢(shì)，經(jīng)歷峰值后逐漸降低，當(dāng)連續(xù)2次分析數(shù)據(jù)變化不大時(shí)，在線清洗結(jié)束?；颥F(xiàn)場(chǎng)觀察排汽凝液清潔程度，確認(rèn)后停止清洗。分析曲線見(jiàn)圖2。

圖2 汽輪機(jī)清洗前后排氣凝結(jié)水分析曲線

（7）班長(zhǎng)通知調(diào)度，裝置汽輪機(jī)在線清洗操作結(jié)束，準(zhǔn)備恢復(fù)正常生產(chǎn)。

3 富氣壓縮機(jī)組試車(chē)開(kāi)車(chē)情況

清洗后，試機(jī)過(guò)程各項(xiàng)參數(shù)正常，達(dá)到2016年11 月份檢修后首次開(kāi)機(jī)時(shí)的狀況，可判斷出在線清洗取得了明顯效果。試機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，汽輪機(jī)的振動(dòng)、位移、軸承溫度均無(wú)明顯變化，輪室壓力明顯降低，汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)有明顯的裕量。

重催裝置于2018 年9 月27 日加工量提高到195 t/h，富氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為6 530 r/min，汽輪機(jī)入口中壓蒸汽壓力3.81 MPa，出口背壓蒸汽壓力0.92 MPa，輪室壓力1.7 MPa，耗汽量為42 t/h，汽輪機(jī)4 點(diǎn)振動(dòng)值分別為22.4、23.1、12.0、11.2 μm，運(yùn)行效果良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次重油催化裝置汽輪機(jī)在線濕蒸汽清洗，節(jié)約了檢修時(shí)間和檢修費(fèi)用，解決了蒸汽品質(zhì)問(wèn)題，防止了汽輪機(jī)結(jié)垢。