馬國鋒,張 煒,曾淼洋

(中國石油化工股份有限公司化工事業(yè)部,北京 100029)

乙烯裝置是石化工廠的“龍頭”裝置,其裂解氣壓縮機、丙烯制冷壓縮機和乙烯制冷壓縮機是裝置的“心臟”,壓縮機的運行狀況直接決定乙烯裝置的安穩(wěn)長滿優(yōu)運行水平。壓縮機透平(簡稱透平)側(cè)采用高等級蒸汽驅(qū)動,如果蒸汽品質(zhì)不良,會造成透平結(jié)垢,出現(xiàn)驅(qū)動透平輪室壓力異常上升、主汽門開度接近全開、透平達不到設(shè)定轉(zhuǎn)速、機組運行效率下降等異常現(xiàn)象,還會增加汽輪機蒸汽消耗、影響壓縮機負荷,甚至嚴重威脅壓縮機的安全運行【1-12】。

本文旨在總結(jié)分析中國石化某三套乙烯裝置在長周期運行過程中出現(xiàn)的透平結(jié)垢問題及采取的應(yīng)對措施,主要從透平結(jié)垢機理、透平結(jié)垢危害、透平結(jié)垢處理、透平結(jié)垢預(yù)防等四個方面進行系統(tǒng)闡述,為乙烯裝置“三機”透平安穩(wěn)運行提供指導性建議。

1 透平結(jié)垢機理及原因分析

1.1 結(jié)垢機理

透平結(jié)垢與蒸汽中鹽類雜質(zhì)的溶解性密切相關(guān),在缸體中的沉積機理與汽液兩相分配機理有關(guān)。當蒸汽進入透平膨脹作功后,隨著蒸汽的溫度、壓力下降,當某種鹽類雜質(zhì)攜帶量大于其在蒸汽中的溶解度時,就會進入飽和狀態(tài)以固體形式析出并沉積在蒸汽通流表面上【9】。

通過對壓縮機透平結(jié)垢情況的檢查和對垢樣的化驗分析,可以總結(jié)出如下規(guī)律:

1) 一般汽輪室、靜葉持環(huán)、透平轉(zhuǎn)子等部位從高壓端到低壓端的結(jié)垢程度逐步增加,特別是末端兩級葉片結(jié)垢會比較嚴重。流體作用會導致動葉片結(jié)垢比靜葉片嚴重,離心力作用會使葉頂?shù)柠}垢厚度大于葉根。

2) 透平內(nèi)結(jié)垢的物質(zhì)可分為可溶性物質(zhì)和不溶性物質(zhì)?？扇苄晕镔|(zhì)主要是Na鹽,如Na2CO3、Na2SO3、Na2SiO3、NaCl等;不溶性物質(zhì)主要是SiO2、CuO、Fe2O3等。

3) 因汽包夾帶水導致的結(jié)垢,垢物組成與爐水水質(zhì)相似,主要為Na3PO4、NaOH、SiO2。一般在透平高壓級因蒸汽壓力和溫度很高,蒸汽流速快,不易結(jié)垢,高壓級后幾級主要沉積溶解度低的Na3PO4;NaOH在蒸汽中溶解度較大,主要沉積在中壓級和低壓級的前幾級;飽和蒸汽攜帶的硅酸在過熱蒸汽中會失水變成SiO2,SiO2在蒸汽中的溶解度較大,當蒸汽壓力明顯下降后會析出,主要沉積在透平的中、低壓級,因垢物數(shù)量大、質(zhì)地硬,不易清除。

1.2 原因分析

1.2.1 典型案例

1) S企業(yè)乙烯裝置透平結(jié)垢情況

S企業(yè)2號乙烯裝置老區(qū)在2006年出現(xiàn)乙烯制冷壓縮機透平結(jié)垢情況,在2007年、2009年和2014年分別出現(xiàn)裂解氣壓縮機透平結(jié)垢情況。

乙烯制冷壓縮機透平自2005年1月大修以后運行正常,但隨著時間的推移,透平運行狀況日趨惡化,轉(zhuǎn)速不斷下降,從2005年10月至2006年4月,壓縮機轉(zhuǎn)速由8 100 r/min下降到了7 200 r/min,汽輪機進汽量和壓縮機負荷下降,一段吸入壓力上漲。通過分析裂解爐水質(zhì)和蒸汽品質(zhì),發(fā)現(xiàn)爐水品質(zhì)惡化,蒸汽中Na+和SiO2存在超標現(xiàn)象,造成透平動、靜葉片積鹽結(jié)垢。后來在不降低入口蒸汽壓力、不降低壓縮機轉(zhuǎn)速的前提下,采用飽和蒸汽在線沖洗的方法對透平葉片上的污垢進行了清理。

老區(qū)裂解氣壓縮機透平和丙烯制冷壓縮機透平在2007年8月大修后,從12月底開始出現(xiàn)輪室壓力逐漸上升、功率逐漸下降的問題。裂解氣壓縮機透平輪室壓力由檢修后的6.6 MPa逐漸上升至8.1 MPa,丙烯制冷壓縮機透平的輪室壓力由檢修后的6.0 MPa逐漸上升至8.5 MPa,嚴重影響了裝置的負荷以及機組的安全運行。2008年2月裝置停車消缺,對透平進行開缸檢查,發(fā)現(xiàn)葉輪及噴嘴結(jié)垢比較嚴重,確定為蒸汽攜帶Na鹽使透平結(jié)垢。隨后,對污垢進行了清理。

但是從2009年3月開始,老區(qū)裂解氣壓縮機透平的輪室壓力還是出現(xiàn)持續(xù)上升問題,2009年5月上升至8.2 MPa,丙烯制冷壓縮機透平的輪室壓力上升至7.9 MPa,透平結(jié)垢問題再次出現(xiàn)。2009～2010年期間,分別兩次對裂解氣壓縮機和丙烯制冷壓縮機透平采用帶負荷濕蒸汽在線清洗的方法進行除垢,取得了良好的效果。分析認為,透平結(jié)垢的主要原因是裂解爐經(jīng)過改造后,運行負荷加大,產(chǎn)汽量有所增加,鍋爐汽包汽水分離結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,給水、上水管方向與排污管取水方向接近,干擾了爐水取樣的準確性,未及時發(fā)現(xiàn)蒸汽品質(zhì)下降問題,從而造成透平結(jié)垢。

從2013年11月起,老區(qū)裂解氣壓縮機透平輪室壓力再次出現(xiàn)迅速升高問題,經(jīng)判斷為蒸汽品質(zhì)控制不佳引起的壓縮機透平結(jié)垢。為減少停車檢修帶來的損失、保障乙烯裝置長周期運行,2014 年1月和3月兩次對壓縮機透平進行帶負荷濕蒸汽在線清洗,取得了良好的除垢效果。

2) M企業(yè)乙烯裝置透平結(jié)垢情況

2014年,M企業(yè)1號乙烯裝置受鍋爐給水品質(zhì)波動影響,乙烯制冷壓縮機透平出現(xiàn)結(jié)垢情況,影響裝置滿負荷運行,遂對乙烯制冷壓縮機透平進行了停車浸泡清洗,清洗后透平輪室壓力恢復至正常水平,基本能滿足裝置正常運行。

但隨后又出現(xiàn)丙烯制冷壓縮機透平輪室壓力快速上升問題,轉(zhuǎn)速持續(xù)降低,為乙烯制冷壓縮機提供冷量不足致使其四段排出壓力高,嚴重制約裝置滿負荷生產(chǎn)。2015年對兩臺機組進行了飽和蒸汽在線清洗,清洗后丙烯制冷壓縮機透平輪室壓力由3.65 MPa下降至2.80 MPa,乙烯制冷壓縮機透平輪室壓力由3.15 MPa下降至2.50 MPa,丙烯制冷壓縮機轉(zhuǎn)速可提高至額定值,說明清洗效果較好。

3) F企業(yè)乙烯裝置透平結(jié)垢情況

從2020年初開始,F企業(yè)乙烯裝置裂解氣壓縮機透平出現(xiàn)進汽量和透平輸出功率持續(xù)下降的問題,裝置負荷嚴重受限【13】。為了解決該問題,提出在維持裝置運行的情況下,通過在線加注清洗劑的方式進行清洗; 為了徹底解決瓶頸, 后來利用消缺契機在裂解氣壓縮機N2運行工況下進行了飽和蒸汽在線清洗, 實施后透平輸出功率基本恢復正常。

通過對結(jié)垢物的分析和對除氧器運行情況的排查,確定透平結(jié)垢的主要原因為含油的烴類介質(zhì)泄漏被帶入蒸汽系統(tǒng),使得進入除氧器的凝結(jié)水合格率低,導致蒸汽品質(zhì)下降。

1.2.2 原因分析

透平中垢物的主要來源有蒸汽中的Na、Si、Na+、Si4+形成的鹽類,以及管線腐蝕的鐵銹等,通過分析典型案例及查閱有關(guān)文獻可知,其結(jié)垢的主要原因可能有:

1) 蒸汽發(fā)生汽包(如裂解爐汽包)在加藥、液位控制或者排污控制不好的情況下會導致蒸汽中Na+、Si4+超標,Na+、Si4+經(jīng)過長期積累使透平積鹽嚴重,從而造成透平結(jié)垢。

2) 汽包設(shè)計或者排污閥選型不合理導致汽包的排污控制能力不足,爐水中的SiO2以及Na+等物質(zhì)含量會上漲,造成發(fā)生蒸汽中攜帶大量的鹽類物質(zhì),進而導致蒸汽品質(zhì)下降。

4) 換熱器泄漏或操作原因?qū)е履Y(jié)水中油含量超標,容易導致陰、陽床再生周期嚴重縮短,從而出現(xiàn)由于鍋爐給水含油量超標導致汽包液面產(chǎn)生大量泡沫、引起汽水共沸的現(xiàn)象,使得蒸汽品質(zhì)嚴重惡化。

5) 鍋爐給水除氧器的供應(yīng)能力不足,加劇氧化垢物的生成。

6) 由于腐蝕原因,凝結(jié)水中Fe3+含量超標,未經(jīng)凈化或處理,導致減溫水劣質(zhì)化,其進入蒸汽系統(tǒng)后,最終將導致Fe2O3等固態(tài)微粒粘附在透平的蒸汽通流部分,在透平葉輪處富集。

2 透平結(jié)垢的危害

透平通流部分結(jié)垢后,將使汽流的通流面積減小,若維持各級壓力不變,則流量將減小,使透平發(fā)出的功率減小,同時,透平輪室壓力明顯升高,吸汽能力下降,不僅對壓縮機的經(jīng)濟性有直接影響,而且嚴重威脅透平的安全運行【8】。危害主要有以下幾個方面:

1) 透平各級壓力降增加,導致隔板前后壓差增大,隔板變形嚴重時會與葉片發(fā)生摩擦。

2) 透平效率降低,進氣調(diào)節(jié)閥閥桿開度明顯增大,導致轉(zhuǎn)速下降。

3) 蒸汽通流面積減小,造成蒸汽流量降低,機組效率下降,汽耗量增加,負荷降低,裝置能耗上升。此外,蒸汽通流面積減小還會造成流動阻力增大,軸向推力增大,使得轉(zhuǎn)子軸向位移增大,推力軸承過載。

4) 在透平中部各級結(jié)垢時,前部各級的焓降減小,級的反動度增加,導致轉(zhuǎn)子軸向力增大。

5) 當透平迷宮密封梳齒之間的間隙被垢物填滿后,會造成密封效果下降,蒸汽泄漏量增加,甚至導致轉(zhuǎn)子軸向力增加。

6) 若葉輪上結(jié)垢不均勻,則會導致轉(zhuǎn)子不平衡。此時,轉(zhuǎn)子質(zhì)心偏離軸承中心線,產(chǎn)生異常振動。

7) 流道因鹽溶液作用,形成局部腐蝕;應(yīng)力交變及腐蝕介質(zhì)作用在部件上,形成腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕。

8) 葉片結(jié)垢后,離心力增加,圍帶內(nèi)表面結(jié)垢和鹽分沉積,則會使圍帶離心力加大,易造成葉片和圍帶的損壞。

9) 透平通流部分結(jié)垢嚴重時,容易造成主汽閥、調(diào)速閥卡死的事故,在緊急停車時,若主汽閥、調(diào)速閥動作不靈活或卡澀不動作,會造成嚴重后果。

10) 如蒸汽中攜帶有硅酸粉末,會引起葉片、噴嘴等部件的嚴重磨損。

3 透平結(jié)垢處理

目前處理蒸汽透平結(jié)垢問題主要有三種方法,即停機清洗【6,14】、加注清洗劑在線清洗和飽和蒸汽在線清洗【1-5,7-20】,三種方法在生產(chǎn)中均有應(yīng)用,本文將根據(jù)具體案例對三種方法加以介紹和說明。三種清洗方法的優(yōu)缺點如表1所示。

1) 停機清洗,主要包括機械清洗、浸泡清洗和化學清洗等方法【4、14、20-21】。停機機械清洗需停機解體各部件,用高壓水槍清除各部件表面的結(jié)垢物,但機組停車大修,既要投入大量的人力物力,又需要較長的時間,勢必會造成巨大的經(jīng)濟損失【20】。停機浸泡清洗主要針對Na2CO3、NaOH等可溶性垢物,在透平停機后,切斷透平進、出口蒸汽,通入鍋爐給水,將透平殼體充滿,然后進行手動盤車,進行反復沖洗。水洗法操作較容易,所用時間相對較短,但只對可溶性垢物清洗效果好。停機化學清洗主要針對Fe2O3、Al2O3等不溶性垢物,需要用化學清洗液進行清洗去除,經(jīng)過化學清洗后的葉輪可能需要進行動平衡測試。

2) 加注清洗劑在線清洗。在機組正常運行情況下,通過加注多種耐高溫、耐高壓的化學組分的混合緩蝕阻垢劑,利用其與垢物產(chǎn)生的界面滲透、擠壓、剝落等界面效應(yīng),使垢物變成微細粉末脫落、分散、懸浮于水中,再通過排污、凝結(jié)水除鐵器以及精處理高速混床截留等方式排出【13,22】。該方法不僅能清除轉(zhuǎn)移已結(jié)的垢物,還可防止結(jié)垢物質(zhì)在受熱面上沉積。

3) 飽和蒸汽在線清洗。通過飽和蒸汽夾帶的水或經(jīng)冷卻而產(chǎn)生的凝液溶解透平流道、 葉片及靜葉柵上的結(jié)垢物, 以恢復流道寬度。可通過保持透平一定的轉(zhuǎn)速, 加大飽和蒸汽進汽量, 增強清洗效果。由于飽和蒸汽在線清洗方法效果較好, 并且省時省力, 因此,該方法得到了廣泛的實踐應(yīng)用【1-5,7-19】。

3.1 停機浸泡清洗

2014年5月,M企業(yè)1號乙烯裝置乙烯制冷壓縮機透平轉(zhuǎn)數(shù)開始緩慢下降,由9 150 r/min降至8 800 r/min,透平輪室壓力最高上漲至3.95 MPa,嚴重影響裝置運行負荷。采取提高入口蒸汽壓力,降低出口管網(wǎng)壓力的措施后,轉(zhuǎn)數(shù)恢復正常,但V1閥開度由正常的60%增大至75%。經(jīng)分析,主要是由于透平葉輪通流部分結(jié)垢所致,于2014年9月23日對乙烯制冷壓縮機透平進行了停車浸泡清洗。

3.1.1 前期準備

前期準備工作如下:

1) 保持裝置低負荷運轉(zhuǎn);

2) 在透平缸體導淋配臨時管引入高壓鍋爐給水;

3) 在現(xiàn)場接臨時電源,用于現(xiàn)場水質(zhì)采樣儀供電,現(xiàn)場進行實時分析;

4) 現(xiàn)場備軟管數(shù)根,用于接N2、中壓蒸汽及上汽缸排汽,透明長塑料管10 m,用于監(jiān)測透平水位;

5) 準備手提式紅外線測溫儀和雙金屬溫度計對氣缸溫度進行監(jiān)測。

3.1.2 浸泡清洗流程

浸泡清洗流程包括以下幾個方面:

1) 透平打閘后,立即在透平排汽管線采樣分析電導率及pH值。

2) 確認透平缸體降溫合格后,從透平缸體導淋處接入高壓鍋爐給水。

3) 在透平排汽手閥靠近透平側(cè)導淋接透明膠管,將其引至透平V1閥閥室處,以此監(jiān)控透平灌水液位。浸泡高度至透平V1閥頂部連接螺栓處,同時拆開透平上缸排汽溫度測點(透平上缸約3/4高度)進行排汽。

4) 拆開透平聯(lián)軸節(jié)保護罩上半部,通過鏈條盤車器對其進行連續(xù)盤車。

5) 待液位升至V1閥閥室后,通過適當調(diào)整上水導淋開度和采樣導淋開度,使凝液保持流動。

6) 上水至指定液位后,每隔5 min記錄一次在線電導率變化情況。

清洗結(jié)束原則為通過分析凝液水中電導率、鈉、硅離子含量確認清洗節(jié)點。對入水口和出水口進行連續(xù)采樣,當出、入水口電導率值、鈉、硅離子含量持續(xù)10次釆樣值均保持穩(wěn)定并經(jīng)確認后,可以結(jié)束清洗。

3.1.3 浸泡清洗效果

采用除鹽水循環(huán)浸泡法,在停機不拆大蓋的情況下清理汽輪機,取得較好效果,乙烯壓縮機透平轉(zhuǎn)數(shù)恢復正常,由之前的8 170 r/min提至9 060 r/min,輪室壓力下降, 由3.86 MPa降至2.4 MPa, 裝置負荷提高,裂解爐投料負荷由之前的127 t/h提高到145 t/h,V1閥開度減小,由100%開度降至60%左右。

3.2 加注清洗劑在線清洗

2020年,F企業(yè)乙烯裝置裂解氣壓縮機透平出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,在問題初期維持裝置負荷不變的情況下,首次在乙烯行業(yè)采取了加注混合緩蝕阻垢劑的在線清洗方案【13】。具體實施如下。

3.2.1 加注清洗劑在線清洗流程

采用的清洗劑為復合型清洗劑,由耐高溫、耐高壓的表面活性劑、滲透劑及剝離劑、表面致鈍和緩蝕劑等復配而成,低毒、弱堿性。

將清洗劑用除鹽水稀釋調(diào)配至一定濃度,連續(xù)注入至乙烯裝置在運行裂解爐減溫水調(diào)節(jié)閥后,清洗劑隨減溫水注入超高壓蒸汽總管,被蒸汽帶進透平中。清洗劑濃度與透平進汽量和輸出功率的變化情況如下表2所示。由表2可以看出,隨著加劑濃度的提高,壓縮機透平的進汽量和輸出功率升高,說明清洗取得了一定效果。

加注清洗劑清洗期間,監(jiān)測分析透平凝液中SiO2及Na+等指標情況,發(fā)現(xiàn)均有不同程度的波動,電導率最高為164.8 μS/cm,Na+最高濃度1 260 μg/L。

3.2.2 加注清洗劑在線清洗效果

2020年7～11月,持續(xù)在線加藥清洗145 d后,裂解氣壓縮機透平進汽量上升,功率提升10%,裝置運行負荷從85%提升至92%,取得明顯效果。

3.3 飽和蒸汽在線清洗

飽和蒸汽在線清洗能使壓縮機透平運行效果與機械清垢基本一致,但是用時大大縮短,使得裝置能夠在短時間內(nèi)恢復到正常生產(chǎn)狀態(tài),并且減少了低負荷生產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。同時,由于不需要拆裝透平,減少了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié),提高了作業(yè)安全性,避免了因施工質(zhì)量問題造成機組二次損壞的情況發(fā)生,因此該方法得到了廣泛應(yīng)用,比如S企業(yè)針對2號乙烯裝置老區(qū)乙烯制冷壓縮機和裂解氣壓縮機多次出現(xiàn)的結(jié)垢問題采用了飽和蒸汽在線清洗技術(shù)【8-10】,M企業(yè)針對1號乙烯裝置丙烯、乙烯制冷壓縮機透平結(jié)垢問題采用了飽和蒸汽在線清洗技術(shù)【11-12】,F企業(yè)針對裂解氣壓縮機透平結(jié)垢問題也采用了飽和蒸汽在線清洗技術(shù)【13】,均取得了較好的效果。本文主要介紹M企業(yè)飽和蒸汽在線清洗技術(shù)的應(yīng)用情況。

M企業(yè)自2014年12月開始,受鍋爐給水品質(zhì)波動的影響,丙烯制冷壓縮機透平輪室壓力快速上升,最高漲至3.65 MPa,轉(zhuǎn)速持續(xù)降低,為乙烯制冷壓縮機提供冷量不足,致使其四段排出壓力高,嚴重制約裝置滿負荷生產(chǎn)。為解決上述問題,于2015年1月30日對兩臺機組進行了飽和蒸汽在線清洗。

3.3.1 清洗前準備

清洗前的準備工作包括以下幾點:

1) 在透平在線清洗前,將裝置負荷降至60%左右,并將工藝系統(tǒng)調(diào)整到位。

2) 乙烯制冷壓縮機為背壓式機組,將排汽切出改為排現(xiàn)場消音器,排汽壓力控制在300～400 kPa。

3) 丙烯制冷壓縮機為抽汽冷凝式機組,將抽汽切出改為排現(xiàn)場消音器,抽汽壓力控制在1.58～1.75 MPa。

3.3.2 飽和蒸汽在線清洗過程

通過緩慢降低裂解爐和熱電鍋爐超高壓蒸汽的產(chǎn)汽溫度,將丙烯、乙烯制冷壓縮機透平入口的高壓蒸汽溫度緩慢降低。

乙烯制冷壓縮機透平(C-600T)入口高壓蒸汽溫度在9:00降至350℃時,其排汽凝液中電導率和SiO2出現(xiàn)變化,SiO2濃度達34.09 μg/L,Na+濃度達214 μg/L;在10:10,透平入口高壓蒸汽溫度達340 ℃,排汽溫度148 ℃左右,排汽溫度達到飽和狀態(tài),此時電導率開始發(fā)生變化,從正常值6 μS/cm上漲至13 μS/cm,如圖1和表3所示。隨著入口蒸汽進一步降溫,透平缸體內(nèi)蒸汽濕度增大,進一步清洗前面的葉輪,進而將更多結(jié)垢物清洗出來。在11:15時,入口高壓蒸汽溫度為332 ℃,其電導率最高達131.0 μS/cm;在14:00 時,入口高壓蒸汽溫度為275 ℃,其電導率為58.6 μS/cm,SiO2濃度為7 210 μg/L,Na+濃度為4 090 μg/L。清洗狀況顯示,乙烯制冷壓縮機透平入口高壓蒸汽溫度最低下降至261 ℃。在清洗過程中,乙烯制冷壓縮機輪室壓力大幅下降,在入口相同高壓蒸汽進汽條件下,其輪室壓力下降約0.6 MPa,說明此次清洗較好地去除了透平內(nèi)的鹽垢。

圖1 清洗過程乙烯制冷壓縮機透平凝液電導率變化情況

表3 乙烯制冷壓縮機透平凝液分析數(shù)據(jù)

丙烯制冷壓縮機透平(C-650T)入口高壓蒸汽溫度在13:11時降至290 ℃,抽汽溫度207 ℃左右,接近飽和狀態(tài), 此時抽汽凝液電導率開始出現(xiàn)較大變化, 如圖2和表4所示。在13:20 C-650T入口高壓蒸汽溫度達286 ℃時, C-650T抽汽凝液電導率有較大變化,從正常值6 μS/cm上漲至27.2 μS/cm;當 C-650T入口高壓蒸汽溫度下降至274 ℃時,C-650T抽汽凝液電導率達到最大值319 μS/cm,在入口蒸汽溫度由274 ℃降低至269 ℃的過程中,輪室壓力開始出現(xiàn)快速下降,30 min內(nèi)下降了0.54 MPa,說明透平結(jié)垢最嚴重部位蒸汽已經(jīng)達到飽和狀態(tài),大量可溶性鹽溶于濕蒸汽中,15:00時,C-650T 抽汽凝液中Na+、SiO2濃度大大超出正常值;當進一步降溫, 最低達266.5 ℃時,抽汽凝液電導率下降至26 μS/cm,排出垢物進一步減少,在相同進汽條件下輪室壓力由3.02 MPa快速下降至2.48 MPa,說明清洗過程已經(jīng)去除大部分鹽垢。

表4 丙烯制冷壓縮機透平抽汽凝液詳細組分

3.3.3 飽和蒸汽在線清洗效果

表5和表6分別為丙烯、乙烯制冷壓縮機透平清洗前后的運行參數(shù)。由表5和表6可見:C-600T、C-650T經(jīng)過清洗后,裝置能達到滿負荷,C-650T運行狀態(tài)良好,轉(zhuǎn)速可提高至5 380 r/min,V1閥開度約75%,進汽量能達到134 t/h,最高進汽能達到144 t/h,較清洗前狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn);C-600T轉(zhuǎn)速可提高至9 100 r/min,且V1閥開度只有60%,輪室壓力只有2.4 MPa左右,狀態(tài)也有明顯好轉(zhuǎn)。

表5 丙烯制冷壓縮機透平清洗前后運行參數(shù)表

3.3.4 飽和蒸汽在線清洗注意事項

飽和蒸汽在線清洗應(yīng)注意以下幾點:

1) 在線清洗過程中,要通過調(diào)節(jié)防喘振閥控制好各段吸入溫度、壓力和流量,控制好各段吸入罐液位,避免大幅波動引發(fā)機組聯(lián)鎖停車;同時,監(jiān)控好機組振動、位移、溫度等參數(shù)變化,發(fā)現(xiàn)問題立即處置。

2) 飽和蒸汽清洗溫度需選擇合理,溫度過高,清洗效果不明顯;溫度過低,較多的飽和濕蒸汽進入透平,會對轉(zhuǎn)子造成較大沖擊。根據(jù)透平具體結(jié)構(gòu),結(jié)合實施經(jīng)驗,一般選擇清洗溫度高于工作壓力下的飽和溫度15 ℃以上,清洗效果比較明顯【8,11】。

3) 為有效防止飽和蒸汽對管線造成水擊,在蒸汽管線沿途的各疏水器及導淋處及時進行排液。

4) 如果透平具備抽汽功能,需提前將抽汽切出管網(wǎng)。因抽汽溫度會先于入口溫度進入濕蒸汽飽和狀態(tài),如不提前切出管網(wǎng),將會導致抽汽帶水,造成管網(wǎng)水擊。

5) 透平入口超高壓蒸汽的降溫速率比較難控制,如降溫過快或波動,可能造成透平內(nèi)外缸溫差過大,振動上升,導致缸體變形,引發(fā)機組聯(lián)鎖。一般首先降低壓力,再降低溫度,但是必須將溫度控制在操作法規(guī)定的溫度以上,以免損壞葉片?？商崆爸贫ê媒禍?、降壓曲線,控制好蒸汽降壓、降溫速度,避免過大的降溫速度造成汽缸和管道法蘭等部件產(chǎn)生過大溫差應(yīng)力而造成次生事故。

6) 可以通過適當降低溫度、提高轉(zhuǎn)速、加大蒸汽流量,增大蒸汽對透平流通部件沖洗力度,加速透平流通部分的水垢脫落,提高在線清洗效果。

7) 可通過觀察透平的輪室壓力變化作為判斷清洗效果的標準。在相同負荷、同等進汽量的情況下,當透平輪室壓力不超過設(shè)計值的10%時,可認為在線清洗取得成功。

4 預(yù)防蒸汽透平結(jié)垢措施

預(yù)防蒸汽透平結(jié)垢應(yīng)采用以下措施:

1) 預(yù)防透平結(jié)垢的措施重在源頭,要加強水質(zhì)管理。蒸汽品質(zhì)取決于鍋爐給水和爐水水質(zhì),只有控制調(diào)整好鍋爐給水和爐水的水質(zhì)才能獲得品質(zhì)合格的蒸汽。

一是提高對水汽管理的重視程度,加強對蒸汽系統(tǒng)污染源及其危害和防控知識的宣貫,嚴格執(zhí)行有關(guān)化驗頻次的工藝管理紀律,強化分析人員對水汽運行工藝調(diào)整過程的分析化驗,指導工藝操作人員進行調(diào)整。

三是強化運行管理和工藝操作,日常加藥及排污工作要及時到位,控制好磷酸鹽注入量,做好汽包連排和間排管理,確保所產(chǎn)蒸汽合格。

2) 加強鍋爐運行管理,穩(wěn)定汽包液位在指標范圍內(nèi),保證足夠的分離空間。穩(wěn)定鍋爐運行負荷,減少汽包飽和蒸汽對高SiO2含量爐水的機械攜帶。

3) 投用汽包在線分析儀,采用陽離子電導率在線監(jiān)測;具備條件的投用過熱蒸汽電導率及SiO2含量在線分析儀,蒸汽品質(zhì)出現(xiàn)波動及時調(diào)整處理。

4) 加強對“三機”透平凝液的分析,發(fā)現(xiàn)異常要及時處理。

5) 透平輪室壓力是判斷結(jié)垢的重要參考依據(jù),日常要加強對輪室壓力的監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)上漲趨勢要分析判斷是否存在結(jié)垢并采取措施。

6) 確保鍋爐給水除氧器的除氧工作能力,避免鍋爐給水氧含量升高。

7) 做好凝結(jié)水及其精制系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)指標異常要及時處理,重點關(guān)注Na+、SiO2、Fe3+、有機物濃度等參數(shù)。

8) 一般大機組的潤滑油系統(tǒng)中,小透平與機組使用相同蒸汽源,建議加強對小透平的運行狀態(tài)監(jiān)控,如果出現(xiàn)功率下降現(xiàn)象,可以及時將小透平在線切出進行檢查,以判斷是否因結(jié)垢問題導致出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

5 結(jié)論

乙烯裝置“三機”透平結(jié)垢問題通過采取飽和蒸汽在線清洗的方法進行處理雖效果顯著,但仍然存在一定的風險,同時清洗前需降低裝置負荷運行,也會影響正常生產(chǎn)。因此,建議從源頭上解決蒸汽和鍋爐給水品質(zhì)問題,只有這樣才能從本質(zhì)上消除乙烯“三機”透平結(jié)垢問題,保證裝置長周期滿負荷運行。