李向娜 楊勇軍 秦家濤(新疆藍(lán)山屯河能源有限公司,新疆 奇臺 831800)
本公司汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的沖動式、高溫、高壓、單缸、直接空冷、雙抽凝汽式汽輪機(jī)。
機(jī)組投用運(yùn)行2年后進(jìn)行首次檢查性的檢修,汽輪機(jī)揭缸發(fā)現(xiàn)內(nèi)部情況良好。自首次檢修后運(yùn)行一年時間后再次揭缸進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)中壓缸及低壓缸存在嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。
汽輪機(jī)運(yùn)行約9個月時間,汽輪機(jī)上已形成較厚的結(jié)垢,汽輪機(jī)葉片上的垢為白色,周圍鋼體上的垢為紅棕色,結(jié)垢的范圍是第7級至第10級,為汽輪機(jī)一抽、二抽和旋轉(zhuǎn)隔板位置,結(jié)垢厚度約2mm。分析結(jié)垢主要成分如表1所示。通過對垢樣的分析,其主要成分為鈉、鐵的化合物。
表1 結(jié)垢主要成分
汽輪機(jī)結(jié)垢原因主要為過熱蒸汽品質(zhì)不良,不良品質(zhì)的蒸汽進(jìn)入到汽輪機(jī)內(nèi)做功,隨著蒸汽壓力與溫度逐漸降低,蒸汽攜帶鹽分的能力逐漸降低,在降壓部分及流道變化的區(qū)域鹽分析出,沉積在通流部件的表面上,形成鹽垢。在汽輪機(jī)高壓缸,蒸汽的溫度與壓力降低的較少,并且流通速度較快,因此在高壓缸內(nèi)未發(fā)生結(jié)垢,但是隨著蒸汽的做功,蒸汽的溫度及壓力不斷的下降,攜帶鹽的能力降低,其中的在高壓缸主要沉積的為溶解度較小的Na2SO4、Na2SiO3和銅的氧化物,在中壓缸和低壓缸主要沉積的是溶解度較大的NaCl、NaOH、SiO2。在汽輪機(jī)的最末幾級,由于處于濕蒸汽區(qū)域,蒸汽中的水份能夠沖洗掉葉片上的沉積物,所以在這里不會出現(xiàn)結(jié)垢。
此次檢修發(fā)現(xiàn)供蒸汽的鍋爐中兩臺的汽包中汽水分離器分水膜掉落,在檢修前飽和蒸汽二氧化硅含量較高,在修復(fù)汽水分離器后,SiO2數(shù)值降低,具體數(shù)值如表2所示。
表2 檢修前后飽和蒸汽二氧化硅含量
本公司為自備電廠,裝置用電均為本單位發(fā)電廠自行發(fā)電,未與大網(wǎng)連接,正常裝置中最大耗電設(shè)備為電石爐,但因爐況不好,異常停爐次數(shù)較多,發(fā)單負(fù)荷波動大,主汽壓力在負(fù)荷變化時波動可達(dá)1MPa左右,因此在負(fù)荷波動時蒸汽夾帶水的概率增加,蒸汽夾帶的鹽分就會增加。
脫鹽水站因受限于在線儀表故障及檢驗(yàn)頻次時限長的原因,在混床失效后未及時發(fā)現(xiàn),造成不合格的脫鹽水進(jìn)入到鍋爐汽包中,造成爐水含鹽量增加。在運(yùn)行期間出現(xiàn)異常頻率約1次/月。
鍋爐通過加磷酸三鈉調(diào)整爐水pH,但是加藥人員由原有的化學(xué)處理人員變換為鍋爐運(yùn)行人員,鍋爐人員無加藥運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),并且對爐水的參數(shù)異常未重視,造成當(dāng)脫鹽水及爐水指標(biāo)異常時未及時調(diào)整。其中爐水正磷超標(biāo)嚴(yán)重,最高是正磷達(dá)到18mg/L。使水汽系統(tǒng)的鈉離子增多。
蒸汽中的鹽分主要是通過蒸汽機(jī)械夾帶進(jìn)入到汽輪機(jī)系統(tǒng)中,而蒸汽的機(jī)械夾帶與汽包的特性及汽包水位有關(guān),在這一年運(yùn)行過程中,汽包水位由人員手動調(diào)整,變化較大并且波動劇烈,因此在水位波動過程中使蒸汽攜帶的鹽分增多,在進(jìn)入到汽輪機(jī)系統(tǒng)中沉積。
(1)鍋爐汽包內(nèi)汽水旋風(fēng)分離器的作用為:通過三級分離將汽水混合物進(jìn)行分離達(dá)到蒸汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中第一分離利用改變汽水混合物的流動方向,依靠慣性將汽水混合物進(jìn)行第一次分離;第二級分離主要依靠波形板分離器,帶有部分水滴的蒸汽在波形板間的縫隙中流動;三級分離利用水的密度差進(jìn)行重力分離,通過三次分離達(dá)到蒸汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)本次檢修打開汽包內(nèi)檢查汽水分離器,發(fā)現(xiàn)本單位的波形板分離器多處出現(xiàn)破損,在本次檢修將損壞的波形板分離器進(jìn)行更換,使汽水分離器達(dá)到其汽水分離的效果。
(2)汽包加藥為磷酸三鈉,將爐水正磷控制在1~2mg/L。鍋爐汽包內(nèi)加入磷酸鹽為了防止在鍋爐水冷壁內(nèi)壁生成鈣鎂水垢、增加爐水的緩沖性,防止水冷壁發(fā)生酸性或堿性腐蝕;降低蒸汽對二氧化硅的溶解攜帶,改善汽輪機(jī)沉積物的化學(xué)性質(zhì),減少汽輪機(jī)腐蝕;。但是爐水內(nèi)加入磷酸鹽會在汽水系統(tǒng)內(nèi)引入更多的鈉離子,造成過熱器及汽輪機(jī)積鹽。考慮到本公司汽輪機(jī)結(jié)垢的成分大部分為鈉鹽,故降低爐水中的鈉離子是關(guān)鍵,參照電力規(guī)范本公司將爐水的正磷指標(biāo)調(diào)整為1~2mg/L。
(3)針對加藥人員技術(shù)差進(jìn)行專門培訓(xùn),同時技術(shù)人員加強(qiáng)監(jiān)督考核,安排本公司化水人員僅技術(shù)指導(dǎo),規(guī)范加藥人員的配藥方式及調(diào)整方法,并且技術(shù)人員對運(yùn)行人員未及時調(diào)整加藥量的情況進(jìn)行考核,提高運(yùn)行人員的關(guān)注度。
(4)脫鹽水裝置同時參考在線檢測儀表與化驗(yàn)室化驗(yàn)數(shù)據(jù)來控制混床切換頻次;當(dāng)在線檢測儀表數(shù)值偏高時采取增加化驗(yàn)頻次,避免混床失效后含鹽量高的脫鹽水進(jìn)入到鍋爐水系統(tǒng)中,并且可以保證混床的利用率。
(5)鍋爐汽包液位采用自動調(diào)節(jié),基本維持0液位。原設(shè)計鍋爐汽包液位為自動控制,但是受限于閥門及檢測原件故障等原因未投入使用,在本次檢修后修復(fù)閥門及更換檢測原件,恢復(fù)自動調(diào)節(jié)功能。
(6)規(guī)范鍋爐排污操作;鍋爐定期排污主要是將不斷蒸發(fā)濃縮的汽包內(nèi)的鹽分進(jìn)行排出,若不及時排除,汽包內(nèi)的含量量不斷增加會導(dǎo)致蒸汽的含鹽量增加,因此,要保證鍋爐的正常排污,尤其重視鍋爐的定期排污,定期排污量大,對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性存在一定的影響,但與連續(xù)排污排出的鹽分不同,因此為了保證汽水品質(zhì),應(yīng)保證必要的連續(xù)排污和定期排污。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn),由于鍋爐定期排污閥門較多并且閥門卡澀,人員操作困難,故運(yùn)行人員存在未進(jìn)行定期排污的情況。公司通過調(diào)取視頻監(jiān)控的方式加強(qiáng)對定期排污工作的監(jiān)督,使運(yùn)行人員定期排污。
優(yōu)化前后的運(yùn)行一年后的結(jié)垢情況優(yōu)化前情況如圖1所示,優(yōu)化后結(jié)垢情況如圖2所示。
圖1 優(yōu)化前汽輪機(jī)結(jié)垢情況
圖2 優(yōu)化后汽輪機(jī)結(jié)垢情況
優(yōu)化后汽輪機(jī)運(yùn)行一年后,此汽輪機(jī)需進(jìn)行改造,再次揭缸后檢查,結(jié)垢情況明顯好轉(zhuǎn),但是仍然存在少量結(jié)垢,因此公司對汽水系統(tǒng)全過程進(jìn)行梳理,提出進(jìn)一步的優(yōu)化措施:
(1)脫鹽水及過熱蒸汽增加鈉表進(jìn)行在線檢測;考慮汽輪機(jī)結(jié)垢的主要成分為鈉鹽,因此在脫鹽水出口及過熱蒸汽的取樣處增加鈉離子的監(jiān)測,在脫鹽水處增加鈉表控制水系統(tǒng)源頭的鈉離子引入,在過熱蒸汽處增加鈉表,時刻監(jiān)視過熱蒸汽中的鈉離子含量,出現(xiàn)異常超標(biāo)的情況時,做到人員及時發(fā)現(xiàn)及時處理。
(2)鍋爐在線取樣裝置故障降低,提高使用率;鍋爐在線取樣裝置由于儀表專業(yè)人員維護(hù)不到位,造成儀表失準(zhǔn)頻率較高,無法為運(yùn)行人員提供良好的參考,本公司特制定在線裝置定期維護(hù)計劃,并嚴(yán)格監(jiān)督儀表人員的運(yùn)行維護(hù)的執(zhí)行情況,從而降低儀表失準(zhǔn)的頻次。
(3)加裝自動加藥控制手段,實(shí)現(xiàn)鍋爐自動加藥;鍋爐加藥主要為聯(lián)氨、氨水以及磷酸三鈉的加入,本公司決定對現(xiàn)有的加藥系統(tǒng)進(jìn)行自動化改造,完成從儀表分析到加藥的自動注入,減少人為因素造成的加藥不及時、操作誤差方面的問題,實(shí)現(xiàn)無人值守、自動調(diào)節(jié)各加藥量的精密注入,從而控制給水氧量、pH以及爐水的正磷等指標(biāo)。
(4)加藥人員進(jìn)行技能培訓(xùn),提高對各指標(biāo)的重視;本公司邀請在線取樣裝置儀表廠家專業(yè)工程師進(jìn)行鍋爐人員水質(zhì)指標(biāo)的培訓(xùn)及日常操作的指導(dǎo),從而提高本公司運(yùn)行人員對于指標(biāo)的認(rèn)識和操作技能。