某化工廠汽輪機積鹽原因分析及對策

1、    某化工廠汽輪機積鹽原因分析及對策    陶樹成 周渤洋 盛杰興摘要:文章針對某化工廠蒸汽汽輪機積鹽的實際情況,對其主要成因進行了分析,并提出了處理辦法和預防措施,包括對于中壓余熱爐嚴格按照中小型鍋爐運行規(guī)程及火力發(fā)電廠水汽監(jiān)督導則執(zhí)行水質及運行參數(shù)的管理;完善余熱鍋爐汽水分離系統(tǒng)、分級蒸發(fā)系統(tǒng),使其能夠實現(xiàn)徹底的汽水分離;完善該鍋爐的連續(xù)排污系統(tǒng);嚴格控制各項運行指標,保證各項指標波動平穩(wěn)等。關鍵詞:化工廠;汽輪機積鹽;余熱鍋爐;沉積物:tq111:a:1009-2374(2009)20-0179-02在鍋爐給水指標合格的情況下,加強鍋內(nèi)水處理的

2、管理工作,并保證鍋爐的合理運行工況,是防止過熱器和汽輪機內(nèi)積鹽、保證機組安全長周期經(jīng)濟運行的重要因素。某廠裝置汽輪機采用的中壓蒸汽,主要由該廠鍋爐車間提供,多年來運行未出現(xiàn)因蒸汽品質原因影響汽機轉數(shù)而需停車處理的問題。該廠經(jīng)過多年的技術改造,其蒸汽平衡結構發(fā)生了根本變化:主要生產(chǎn)裝置由外供中壓汽轉變?yōu)橥廨斨袎浩?并于開車后,經(jīng)常出現(xiàn)后級用汽的汽輪機出現(xiàn)轉數(shù)下降被迫停機檢修的問題。對全廠中壓蒸汽管網(wǎng)的平穩(wěn)運行造成威脅,長期不解決,必然會影響全廠能耗水平,還會造成加速過熱器內(nèi)積鹽,增加了爆管的危險。因此,盡早查出蒸汽品質惡化的原因,并采取切實可行的措施解決,使蒸汽指標最終被控制在正常范圍內(nèi),保證系

3、統(tǒng)平穩(wěn)、安全經(jīng)濟運行,將具有現(xiàn)實意義。一、汽輪機系統(tǒng)運行存在的問題及危害(一)存在的問題及原因2002年7月以來,某廠一裝置采用了中壓余熱爐產(chǎn)汽作為熱源后,出現(xiàn)了汽機轉數(shù)逐漸下降,運行23周時間即需停機清洗的現(xiàn)象,通過加強水質監(jiān)督情況有所好轉;自2006年以來又多次發(fā)生類似的現(xiàn)象;經(jīng)對汽輪機停車解體檢查,發(fā)現(xiàn)葉片積鹽嚴重,經(jīng)過對垢樣分析,其成分中主要為鈉鹽,并含有少量的硅酸鹽成分。通過對余熱爐爐水及蒸汽品質的日常監(jiān)督,發(fā)現(xiàn)爐水ph及磷酸根指標變化較大,表明加藥、排污不均勻;蒸汽指標鈉含量基本在100?滋g/kg以上,高時達6000?滋g/kg;二氧化硅含量基本在80?滋g/kg以上,高時達20

4、00?滋g/kg。此時為全面查找鍋爐蒸汽品質問題,水質化驗人員對除鹽水及給水、動力鍋爐、余熱鍋爐的爐水、蒸汽品質同時進行了監(jiān)測,并在生產(chǎn)中對積鹽嚴重的汽輪機改供動力鍋爐蒸汽,發(fā)現(xiàn)除鹽水、給水、動力爐汽水品質均不存在問題,積鹽嚴重的汽機改供動力鍋爐蒸汽后,消除了積鹽嚴重的現(xiàn)象。以上事實可以斷定,汽機積鹽嚴重的問題是由裝置余熱爐產(chǎn)汽不合格造成的。(二)余熱鍋爐蒸汽品質惡化的原因通過對該廠裝置汽機垢樣分析,初步可判斷催化余熱爐送出的中壓蒸汽產(chǎn)生了蒸汽污染,即蒸汽中硅酸鈉等鹽類物質,由于此類物質的存在,影響了汽機的正常運轉。該廠的余熱鍋爐為中壓汽包鍋爐,而中壓鍋爐蒸汽污染的主要原因是蒸汽帶水。1.余熱

5、鍋爐運行工況對蒸汽帶水的影響。該余熱鍋爐汽包水位控制不好,波動過大,當水位過高時,會使汽包上面的汽空間高度減少,縮短水滴飛濺到蒸汽引出管口的距離,不利于自然分離,造成蒸汽帶水量大。2.余熱鍋爐負荷突變。由于受到化工裝置生產(chǎn)負荷變化,余熱鍋爐的負荷變化頻繁,有時出現(xiàn)超負荷情況,在負荷和壓力突變時,汽包經(jīng)常出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象,汽包水位忽高忽低,汽水分離效果變差,特別在過負荷運行時,來自上升管蒸汽量增多,汽水混合物動能增加,使得由于機械撞擊、噴濺所形成水滴的量和動能都增大,蒸汽運載水分的能力增大,汽空間高度小,汽水分離惡化;資料統(tǒng)計顯示,隨著負荷增加,蒸汽濕分緩慢逐漸增大,當達到一個臨界負荷時,再增負

6、荷,蒸汽濕分就會急劇增加,為此,余熱鍋爐運行負荷應低于這一臨界值。3.汽包汽空間高度不適合,使得蒸汽帶水嚴重。當汽包內(nèi)經(jīng)汽水混合物引入汽包的方式、蒸汽從汽包引出的方式、汽包內(nèi)汽水分離裝置的結構等原因造成的汽水分離不好時,影響到汽空間高度,使得蒸汽帶水嚴重。經(jīng)過對汽包內(nèi)部部件檢查發(fā)現(xiàn),該廠余熱鍋爐的汽包內(nèi)部汽水裝置存在缺陷:該裝置余熱鍋爐的汽包旋分的底部浸入深度不夠,另外旋分筒頂部的分離器經(jīng)常松動脫落,導致汽水分離效果不好。4.鍋爐排污系統(tǒng)不完善或排污不及時,爐水含鹽量增加到一定程度時,因蒸汽帶水與爐水含鹽量成正比關系,未進行及時處理(如爐水中含油、有機物或水渣較多、加藥較多時),使得爐水品質經(jīng)

7、常惡化,加劇了蒸汽帶水。經(jīng)檢查分析,該裝置余熱鍋爐排污量小,另外汽包內(nèi)的連續(xù)排污裝置排污系統(tǒng)缺陷。(三)產(chǎn)汽不合格帶來的危害1.含有大量雜質成分的蒸汽進入汽機本體后,隨著蒸汽溫度、壓力的變化,部分鹽類隨著溶解度的變化,使得汽機中各級隔板和葉輪上不同程度的積存,造成設備受力不均,嚴重時機組無法運行。2.鍋爐受熱面積鹽后,造成換熱效果下降,使得管壁溫度提高,將迫使過熱段金屬降低金屬材料的機械性能,嚴重時會使受熱面管發(fā)生變形和破裂等失效事故,危及鍋爐設備的安全。二、汽輪機的積鹽過程(一)汽輪機鹽類沉積物的形成過程1.鍋爐過熱蒸汽中的雜質一般有以下幾種形態(tài):一種是呈蒸汽溶液,這主要是硅酸和各種鈉化合物

8、;另一種呈固態(tài)微粒狀,這主要是沒有沉積下來的固態(tài)鈉鹽和鐵的氧化物。此外,對于中、低壓鍋爐的過熱蒸汽中還有微小的氫氧化鈉濃縮液滴。實際上過熱蒸汽的雜質大部分呈第一種形態(tài),后兩種形態(tài)的量通常是很少的。過熱蒸汽進入汽輪機后,這些雜質會沉積在它的蒸汽通流部分,這種現(xiàn)象稱做汽輪機積鹽,沉積的物質稱為鹽類沉積物。2.汽輪機內(nèi)形成沉積物的過程主要是:帶有各種雜質的過熱蒸汽進入汽輪機后,由于壓力和溫度降低,鈉化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度隨壓力降低而減小,當其中某種物質的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量時,該物質就會以固態(tài)析出,并沉積在蒸汽通流部分。此外,蒸汽中那些微小的氫氧化鈉濃縮液滴以及一些固態(tài)微粒,也可能

9、粘附在汽輪機的蒸汽通流部分,形成沉積物。(二)過熱蒸汽中各種雜質在汽輪機內(nèi)沉積的特性1.鈉化合物,主要為na2so4、na3po4、na2sio3、nacl和naoh等,其中na2so4、na3po4、na2sio3在蒸汽中溶解度較小,最先析出,主要沉積在汽機高壓級內(nèi);nacl和naoh的溶解度稍大一些,主要沉積在汽輪機的中壓級內(nèi)。該裝置汽輪機的積鹽主要是鈉鹽。2.硅酸在汽輪機內(nèi)形成的sio2沉積物,不溶于水、質地堅硬,常有不同的結晶形態(tài)。三、汽輪機內(nèi)積鹽的清除如汽輪機內(nèi)有沉積物,應及時地清除,以免積累過多影響汽輪機的安全、經(jīng)濟運行。沉積在汽輪機內(nèi)的易溶鹽,可用濕蒸汽清洗的辦法除掉,汽輪機可進

10、行帶負荷清洗和空載運行清洗兩種;沉積在汽輪機內(nèi)部的不溶于水的沉積物,一般是在汽輪機大修時,用機械方法清除,如用噴砂法清除汽輪機上的沉積物等。對于結有sio2的中壓汽輪機,可將轉子吊出汽缸,放入到3%5%naoh溶液中,通入蒸汽煮,再用水清洗干凈。該廠汽輪機屬于中壓蒸汽驅動的汽輪機,積鹽主要是鈉鹽,采取的方法是濕蒸汽清洗法。四、采取的措施對于該廠汽輪機結垢的問題,根據(jù)其成因,應從以下幾方面進行控制:1.對于中壓余熱爐嚴格按照中小型鍋爐運行規(guī)程及火力發(fā)電廠水汽監(jiān)督導則執(zhí)行水質及運行參數(shù)的管理;嚴格執(zhí)行工藝控制指標(壓力、溫度、產(chǎn)汽量)及水質控制指標,必須保證給水水質控制在規(guī)定的范圍內(nèi),以達到減少進

11、入鍋爐水中的雜質量,保證從汽包引出的是清潔的飽和蒸汽,并防止它在后段的污染。2.完善余熱鍋爐汽水分離系統(tǒng)、分級蒸發(fā)系統(tǒng),使其能夠實現(xiàn)徹底的汽水分離;對該余熱鍋爐的旋風分離器安裝尺寸進行合理調(diào)整:旋風分離器入口管中心線在汽包最高水位(運行的最高水位)以上,使得筒內(nèi)水位低于進口管的邊緣;旋分的底部伸入水中,其浸入深度在水位線下200mm處,防止蒸汽由下部竄出,這樣確保了汽水分離的效果。3.完善該鍋爐的連續(xù)排污系統(tǒng):連續(xù)排污管裝在正常水位200300mm以下,且遠離凈段與鹽段的水連通管。并且加強連續(xù)排污及定期排污,正常水質時,要求定期排污24小時一次,水質異常時加大排污頻次;并嚴格按相關規(guī)程的標準執(zhí)

12、行。4.加強爐水加藥的管理,在水質惡化的情況下,加大排污率(包括連排和定排),加強換水,并認真分析爐水水質和蒸汽品質,待蒸汽品質合格后方能進入用汽設備。5.嚴格控制各項運行指標,保證各項指標波動平穩(wěn),減少或消除鍋爐負荷、負荷變化速度和汽包液位等波動對品質的影響。避免超、低負荷及液位控制超標而引起汽水分離不好,造成蒸汽攜帶水分從而攜帶鹽分,使用汽設備結垢。6.委托有關科研所對余熱爐進行熱化學試驗,求得保證良好鍋爐蒸汽品質的運行工況,并根據(jù)試驗結果,調(diào)整好鍋爐運行工況,使其負荷、負荷變化速度、汽包水位不超過試驗確定的允許范圍,以保證蒸汽品質合格。五、結論通過采取以上一些措施,該廠于2008年5月對該爐進行了檢修,采取了行之有效的內(nèi)部結構改造措施。開車后運行一段時間表明,該裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽品質完全符合中壓鍋爐汽水質量標準,徹底消除了對汽輪機積鹽的影響,