高友誼，李向娜(新疆藍(lán)山屯河能源有限公司，新疆 昌吉 831800)

0 引言

新疆藍(lán)山屯河二期熱電站建設(shè)2×320 t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐3×50 MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐型式：高溫高壓、自然循環(huán)單汽包爐、單爐膛、懸吊結(jié)構(gòu)、高溫汽冷旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐配滾筒冷渣器，全鋼結(jié)構(gòu)爐架，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層以上單臺(tái)鍋爐緊身封閉。

給水系統(tǒng)為母管制，2臺(tái)鍋爐配備3臺(tái)110%BMCR容量的電動(dòng)給水泵。給水系統(tǒng)設(shè)有30%容量的給水(電動(dòng)調(diào)節(jié)閥)旁路，用于鍋爐啟動(dòng)上水和低負(fù)荷運(yùn)行工況。2019年發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)有結(jié)垢現(xiàn)象，機(jī)組無(wú)法帶滿負(fù)荷。

1 汽輪機(jī)結(jié)垢及原因分析

2018年熱電站三臺(tái)汽輪機(jī)大修投運(yùn)后，汽輪機(jī)推力瓦溫度隨著運(yùn)行周期增長(zhǎng)，運(yùn)行半年后推力瓦溫度達(dá)到報(bào)警值；并于2019年3月對(duì)#3汽輪機(jī)翻瓦，檢查推力瓦的磨損情況，檢查各推力正常，無(wú)磨損情況，后起機(jī)運(yùn)行至五月份停機(jī)。發(fā)現(xiàn)自動(dòng)主汽閥預(yù)啟閥卡死關(guān)不嚴(yán)，后對(duì)自動(dòng)主汽閥解體維修，自動(dòng)主汽閥各部位氧化皮較多，導(dǎo)致預(yù)啟閥卡死無(wú)法關(guān)到位。主汽閥維修完后啟機(jī)接帶負(fù)荷，機(jī)組負(fù)荷超過(guò)15 MW時(shí)，二段抽汽安全閥動(dòng)作，設(shè)計(jì)壓力1.1 MPa，安全閥整定壓力1.35 MPa。后判斷調(diào)節(jié)級(jí)通流過(guò)小造成抽汽壓力高，無(wú)法接帶負(fù)荷，從這些情況判斷汽輪機(jī)結(jié)垢比較嚴(yán)重。

汽輪機(jī)的通流面積結(jié)垢后[1]，動(dòng)靜葉片厚度增加，表面變得凸凹不平，增大了噴組、動(dòng)葉片與汽流之間的摩擦力，使汽輪機(jī)效率降低，通流面積減小，影響汽汽輪機(jī)的出力。并且汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢會(huì)使軸向推力增大，推力瓦溫度升高，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生事故，直接影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。受到影響最嚴(yán)重的是自動(dòng)主汽閥、高壓調(diào)節(jié)閥，容易造成閥門預(yù)啟閥卡死，造成預(yù)啟閥無(wú)法關(guān)閉，停機(jī)時(shí)易造成汽輪機(jī)飛車，釀成重大事故。

蒸汽膨脹作功，其壓力和溫度下降，各種化合物在蒸汽中的溶解度隨壓力降低而減小，而調(diào)節(jié)級(jí)的蒸汽阻力大，蒸汽流速降低，當(dāng)其中某種物質(zhì)的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量時(shí)，該物質(zhì)就會(huì)以固態(tài)析出，并沉積在通流部分結(jié)垢。

1.1 汽輪機(jī)積鹽成分

#3機(jī)組汽輪機(jī)積鹽成分由電廠提供，具體如表1所示。汽輪機(jī)結(jié)垢圖片如圖1所示。

表1 #3機(jī)組汽輪機(jī)積鹽成分

圖1 汽輪機(jī)結(jié)垢圖片

根據(jù)表1結(jié)垢物成分分析結(jié)果，汽輪機(jī)葉片主要垢為鐵垢和鈉鹽，而造成結(jié)垢主要原因是2018年大修后至2019年5月份，蒸汽中鈉離子及硅含量一致超標(biāo)，直接導(dǎo)致汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢。鈉鹽可以通過(guò)采用過(guò)飽和蒸汽或脫鹽水進(jìn)行沖洗，使積鹽溶解后帶出汽輪機(jī)；而鐵垢則不能采用沖洗的方式帶出系統(tǒng)。

2 清洗方法的選擇

2.1 汽輪機(jī)盤車蒸汽清洗

2.1.1 清洗原理

水蒸汽鈉鹽溶解性與蒸汽的溫度成反比，因此在沖洗汽輪機(jī)通流部分時(shí),在保證汽輪安全的前提下,要盡可能保持相對(duì)低的蒸汽溫度,使通流部分大多數(shù)處于濕蒸汽狀態(tài)下,以利用濕蒸汽清洗鹽垢。

2.1.2 清洗方案

蒸汽中的鹽分分溶解攜帶和機(jī)械攜帶兩種類型。攜帶大量鹽分的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后參數(shù)降低，其對(duì)鹽分的溶解能力也隨之降低，即發(fā)生鹽的析出，引起汽輪機(jī)的積鹽。根據(jù)相關(guān)鹽類在蒸汽中的溶解特性，對(duì)發(fā)生積鹽的汽輪機(jī)，采用飽和蒸汽或濕蒸汽進(jìn)行沖洗，使積鹽重新溶解后帶出汽輪機(jī)。

針對(duì)汽輪機(jī)發(fā)生積鹽的沖洗，在停機(jī)狀態(tài)下，鍋爐不點(diǎn)火、汽輪機(jī)不沖轉(zhuǎn)(需盤車)的狀態(tài)下，采用飽和蒸汽或濕蒸汽進(jìn)行沖洗，使汽輪機(jī)葉片的積鹽重新溶解后通過(guò)疏水帶出汽輪機(jī)。此種沖洗方式的安全性、經(jīng)濟(jì)性很高，可有效除去汽輪機(jī)葉片中的積鹽，但此沖洗方法不能去除結(jié)垢物中的鐵垢。

根據(jù)這些要求,制定了如下清洗方案。

(1)從輔助蒸汽系統(tǒng)接Φ159×5的臨時(shí)蒸汽管，分別與高、中壓缸的快冷系統(tǒng)的進(jìn)氣管及導(dǎo)汽管的疏水管連接，并加裝一、二次閥門，作為清洗進(jìn)汽系統(tǒng)；(2)在臨時(shí)蒸汽管的一次門后接Φ426×8的管段，作為蒸汽緩沖灌；(3)在臨時(shí)蒸汽管的二次門前接Φ50×3的管，并引至汽機(jī)房外，作為臨時(shí)排汽管；(4)從凝汽器補(bǔ)水泵出口接Φ50×3的臨時(shí)管至臨時(shí)蒸汽緩沖灌，用于輔助蒸汽溫度的調(diào)節(jié)；(5)在臨時(shí)蒸汽管的二次門及臨時(shí)排汽管前，加裝溫度及壓力測(cè)點(diǎn)，用于清洗蒸汽參數(shù)的監(jiān)測(cè)；(6)高壓缸清洗接口：1抽、2抽疏水門前截?cái)唷⒏邏焊讓?dǎo)汽管的疏水管一次門后截?cái)?，作為高壓缸沖洗過(guò)程中的進(jìn)汽管，通過(guò)外缸疏水至高壓疏水?dāng)U容器后，在高壓疏水?dāng)U容器底部放水管進(jìn)行取樣；(7)中低壓缸清洗接口：在4抽疏水門后截?cái)唷⒅袎赫{(diào)門前后的疏放水管一次門前截?cái)?，作為沖洗過(guò)程中的進(jìn)汽管，通過(guò)外缸疏水至高壓疏水?dāng)U容器后，在高壓疏水?dāng)U容器底部放水管進(jìn)行取樣；(8)2抽、4抽汽管門前疏水管作為蒸汽排汽管。

2.1.3 清洗過(guò)程

(1)緩慢打開輔汽來(lái)臨時(shí)蒸汽管一次門和臨時(shí)排汽門，進(jìn)行臨時(shí)蒸汽管的暖管及吹掃；(2)暖管及吹掃結(jié)束后，打開至蒸汽緩沖灌除鹽水門，監(jiān)測(cè)蒸汽的溫度及壓力，并通過(guò)除鹽水門調(diào)整至溫度為120～150 ℃，壓力0.2～0.5 MPa；(3)緩慢開啟臨時(shí)蒸汽管二次門，向高壓缸通蒸汽進(jìn)行清洗；(4)逐漸關(guān)閉臨時(shí)排汽門；(5)監(jiān)測(cè)各疏水點(diǎn)排放情況，若為蒸汽，則增加蒸汽緩沖灌除鹽水噴水量，直至有疏水流出；(6)通過(guò)各疏水點(diǎn)取樣對(duì)疏水的電導(dǎo)、鈉離子等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為每15 ～30 min一次；(7)當(dāng)疏水鈉離子含量小于100 μg/L后，在蒸汽壓力不變的情況下，提高蒸汽溫度10 ℃左右繼續(xù)清洗；(8)當(dāng)疏水鈉離子含量小于20 μg/L后，停止清洗；(9)采用同樣的步序，對(duì)中壓缸、低壓缸進(jìn)行清洗。

2.1.4 工期及費(fèi)用

工期約10天左右，費(fèi)用在80萬(wàn)元左右。

2.2 盤車狀態(tài)下熱水清洗

2.2.1 清洗方案

利用脫鹽水補(bǔ)水管路向排汽裝置內(nèi)補(bǔ)水直至汽輪機(jī)軸封的最低點(diǎn)，水浸沒(méi)轉(zhuǎn)子下半部及下氣缸隔板及隔板套，利用盤車裝置進(jìn)行清垢，此清洗方法對(duì)汽缸下部及轉(zhuǎn)子的清洗效果較好，但對(duì)上氣缸及上部隔板套清洗效果較差。

2.2.2 清洗過(guò)程

(1)為防止排氣裝置變形，在排氣裝置底部加裝枕木，用5臺(tái)50 t液壓千斤頂支撐；(2)關(guān)閉汽輪機(jī)本體疏水、抽汽管線及主蒸汽管線所有閥門；(3)當(dāng)汽輪機(jī)汽缸壁溫低于80 ℃式開始往排汽裝置注水，水溫控制在60～80 ℃并在排汽裝置中加入5%可食用檸檬酸，在排汽裝置注水前啟動(dòng)盤車裝置進(jìn)行連續(xù)盤車至清洗結(jié)束；(4)在清洗過(guò)程中，需注意盤車電流變化情況，如電流變化較大，檢查汽缸水位，清洗結(jié)束后，開啟排汽裝置放水閥，并打開本體疏水、抽汽管線疏水及主蒸汽管線疏水進(jìn)行放水，放至無(wú)水時(shí)，對(duì)各級(jí)疏水管線切割檢查；(5)清洗后使用強(qiáng)制降溫裝置對(duì)汽缸內(nèi)部進(jìn)行干燥處理，使用強(qiáng)制降溫裝置把壓縮空氣加熱至80 ℃，并啟動(dòng)盤車裝置，直至內(nèi)部余水蒸發(fā)完退出強(qiáng)制降溫裝置；(6)清洗完啟機(jī)時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程要求啟機(jī)，低速暖機(jī)時(shí)檢查所有疏水閥全部開啟，并檢查疏水是否暢通，嚴(yán)密監(jiān)視各軸承振動(dòng)、脹差及機(jī)組內(nèi)部的聲音，并注意上下缸溫差需≤50 ℃，如有異常現(xiàn)象，延長(zhǎng)低速暖機(jī)時(shí)間；(7)清洗時(shí)從排汽裝置脫鹽水補(bǔ)水管線連續(xù)補(bǔ)水，開啟前汽缸疏水，使清洗水形成開式循環(huán)。清洗監(jiān)督由化學(xué)人員定時(shí)取樣化驗(yàn)排水中鈉離子的含量；(8)清洗時(shí)化學(xué)監(jiān)督人員從前汽缸疏水點(diǎn)取樣對(duì)疏水的電導(dǎo)、鈉離子等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為每45～60 min一次，直至當(dāng)疏水鈉離子含量小于20 μg/L后，停止清洗。

2.2.3 工期及費(fèi)用

工期約8天左右，費(fèi)用在15萬(wàn)元左右。

2.3 停機(jī)揭缸清理

2.3.1 揭缸不吊轉(zhuǎn)子

(1)根據(jù)汽輪機(jī)揭缸檢修要求，按次序拆除上氣缸所有連接件，吊起上缸放置在指定位置；(2)根據(jù)通流面積結(jié)垢情況，拆除上部隔板套，吊放在汽機(jī)零米通道膠皮上，使用水槍對(duì)其沖洗；(3)對(duì)內(nèi)部結(jié)垢用水槍清洗，清洗時(shí)注意清洗水壓壓力，水槍出口壓力從1 MPa慢慢升高，壓力從1 MPa升至2 MPa，檢查清洗情況，如清洗效果良好，按此壓力清洗，如無(wú)效果，繼續(xù)升壓，但最高壓力不能超過(guò)4 MPa；(4)清洗完用壓縮空氣吹干吹盡表面積水，防止轉(zhuǎn)子生銹，放盡排氣裝置內(nèi)部存水，并用脫鹽水沖洗其內(nèi)部；(5)按設(shè)計(jì)安裝要求回裝隔板套，復(fù)測(cè)回裝隔板相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，扣缸按安裝要求回裝，檢查上下缸結(jié)合面各參數(shù)合格后要設(shè)計(jì)要求緊固螺栓。

2.3.2 工期及費(fèi)用

工期約10天左右，費(fèi)用在2萬(wàn)元左右。

2.3.3 揭缸吊轉(zhuǎn)子

(1)此方案所有項(xiàng)目按大修要求進(jìn)行；(2)對(duì)所有拆下來(lái)的隔板，隔板套，轉(zhuǎn)子進(jìn)行噴丸處理；

(3)將拆下的隔板套吊置在搭設(shè)好的工作棚，工作棚采用外面彩條布，內(nèi)用帆布搭設(shè)并密封嚴(yán)實(shí)，地面鋪好木板、膠皮；

(4)選用φ0.05 ～φ0.15 mm大小的玻璃丸(二氧化硅)噴丸，不能使用其他硬度高、成圓率小于98%、直徑大于0.3 mm的玻璃珠、石英砂和摻金剛砂材料。在對(duì)轉(zhuǎn)子噴丸時(shí)，噴槍的角度必須保持在45°～75°之間，噴頭與被噴物件間距保持在20 ～30 cm，噴頭不允許長(zhǎng)時(shí)間停留在所清理轉(zhuǎn)子葉片及隔板套上；

(5)噴砂結(jié)束后用壓縮空氣把轉(zhuǎn)子、隔板等設(shè)備表面、螺栓孔內(nèi)殘留物吹干凈；

(6)所有噴砂工作結(jié)束后，清理氣缸下缸，清理完開始回裝，回裝按大修項(xiàng)目進(jìn)行，多所有測(cè)量參數(shù)留檔保存。

2.3.4 工期及費(fèi)用

工期約18天左右，費(fèi)用在80萬(wàn)元左右。

對(duì)于以上4種清洗方案，從費(fèi)用，工期及清洗難易程度考慮，公司最終選擇第三種清垢方案，由于第三方案費(fèi)用相對(duì)較低，揭缸由公司檢修隊(duì)伍完成，不需外協(xié)檢修隊(duì)伍，檢修周期短，清理徹底，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)影響較小。

3 清洗效果

采用清洗水槍對(duì)3臺(tái)汽輪機(jī)進(jìn)行清洗后，汽輪機(jī)啟機(jī)后，汽輪機(jī)振動(dòng)各參數(shù)未出現(xiàn)上漲，機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，推力瓦溫度由最高時(shí)90 ℃降至70 ℃以下，一抽壓力保持在2.1 MPa左右，二抽壓力保持在1.1 MPa左右，尤其1#汽輪機(jī)效果更佳，汽耗比清洗前大幅下降，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)結(jié)垢主要是由汽水品質(zhì)差造成的，為了防止汽輪機(jī)結(jié)垢，運(yùn)行人員需嚴(yán)格按照《中小型鍋爐運(yùn)行規(guī)程》及《火力發(fā)電廠水汽監(jiān)督導(dǎo)則》執(zhí)行對(duì)水質(zhì)及運(yùn)行參數(shù)的管理[2]，執(zhí)行工藝控制指標(biāo)及水質(zhì)控制指標(biāo)，保證將水水質(zhì)控制在合格的指標(biāo)范圍內(nèi)；同時(shí)在鍋爐專業(yè)方面應(yīng)對(duì)汽水分離器、分級(jí)蒸發(fā)系統(tǒng)、定排排污系統(tǒng)等進(jìn)行全面檢查，確保各系統(tǒng)正常運(yùn)行。其次，嚴(yán)格按操規(guī)要求啟停機(jī)，保證機(jī)組啟停時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)控制在合格參數(shù)范圍之內(nèi)之內(nèi)。