兖矿鲁南化肥厂双结构氨合成系统有2套工业透平机组,分别是氨合成气透平机组和氨冷冻透平机组,2台汽轮机均由3.8 MPa过热蒸汽驱动。2009年9月合成气压缩机运行状态发生明显变化:压缩机汽轮机的转速调节阀开度明显增大,正常负荷下转速调节阀开度达到75%以上甚至全开;汽轮机转速受蒸汽波动影响较大,对蒸汽品质要求近乎苛刻(蒸汽压力必须保证稳定在3.6 MPa以上),而且转速控制很不稳定,蒸汽波动时转速波动幅度至少60 r/min以上;汽轮机轮室压力由开车时的1.4 MPa增加到清洗前的1.9 MPa,蒸汽流量有明显降低趋势,转速难以提高到额定工作转速。以上现象经排查分析,确认是3.8 MPa过热蒸汽存在硅离子超标的问题。
2009年10月利用停车机会对2台汽轮机进行拆检发现,合成气和氨汽轮机喷嘴、静叶栅、转子等重要部件出现比较严重的结垢现象。经对汽轮机喷嘴、静叶栅和转子的积垢进行清理后的汽轮机系统运行情况良好。但是由于蒸汽品质问题没有得到根本解决,2台透平机组在2010年10月又出现了上述现象,并且以蒸汽用量比较大的合成气压缩机汽轮机表现尤为突出。
实际上,锅炉水中始终会有少量或微量的盐类物质,过热蒸汽工艺要求锅炉水和主蒸汽中SiO2含量<20 ug/L,Na+<10 ug/L。而实际我厂除盐水SiO2含量在50 ug/L左右,最高时达到100~150 ug/L。由于我厂除盐水装置处理能力有限,难以满足汽轮机驱动蒸汽品质的要求,造成汽轮机结垢速度明显加快。
2009年10月我们在检修时对汽轮机转子采用了0.5 MPa低压饱和蒸汽直接进入汽轮机内冲洗的方法:现场临时配制低压蒸汽管道,引至汽轮机低点防空导淋处,打开主汽阀并联系仪表手动强制打开转速调节阀;压缩机机组停车后,干气密封装置继续运行,油泵保持运行;汽轮机转子温度下降到130 ℃左右时,逐渐将饱和低压蒸汽投入到汽轮机里后,对汽轮机叶片进行冲洗,经表冷器冷却导淋排入地沟。清洗过程中,汽轮机冷凝液取样,分析其结垢典型代表物SiO2含量。
清洗过程从开始到结束,硅含量呈下降趋势。说明汽轮机气缸内结垢物质减少。
清洗后的汽轮机运行稳定,汽轮机轮室压力在1.5 MPa左右。在相同负荷下,转速调节阀开度基本可以达到原始开车的50%左右,达到预期的目的,说明使用湿蒸汽清洗汽轮机的方法是可行的,解决了锅炉水水质净化问题和汽轮机转子的结垢问题,为设备的长周期、正常运行奠定了基础。但本次蒸汽清洗时还存在一定的不足:蒸汽管线配制稍小,影响了蒸汽的进气量,造成蒸汽的清洗较慢;由于急于开车没有进行彻底清洗。