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汽輪機通流部分清洗技術在6MW機組中的應用論文
摘要：通過對霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機組推力瓦溫度高原因分析，得出其主要原因為通流部分結垢嚴重，流通不暢，導致汽輪機做功能力下降，使機組無法帶至額定負荷；并對通流部分結垢的原因進行分析、研究，作出清洗處理，有效降低了機組運行中的推力瓦溫度，以提高機組的安全經濟性。
關鍵詞：汽輪機；通流部分；結垢；蒸汽品質；清洗
霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機組在運行中發現推力瓦溫度大幅度升高，運行兩個月后負荷4Mw時推力瓦溫已達81℃，不得不限負荷運行，嚴重影響機組安全經濟運行。
1、2#汽輪機推力瓦溫度高原因分析。
2#汽輪機帶額定負荷6Mw時，調整抽汽壓力遠遠超過規定值，并且隨著機組運行時間的增長而不斷惡化。帶額定負荷6MW時調整抽汽壓力最高達0.785MPa（額定0.49MPa）；并且推力瓦溫驟然升高，帶4MW負荷時推力瓦溫已達81℃（冷油器出口油溫37℃），帶來嚴重安全隱患。根據各段抽汽壓力均與主蒸汽流量成正比這個原理，在運行中通過監視抽汽壓力，就可以有效地監督通流部分工作是否正常。如果在同一負荷下各段抽汽壓力升高，則說明該抽汽級以后通流面積減少，多數情況下是結了鹽垢。其中，中壓汽輪機各段抽汽壓力相對升高15%時就必須進行結垢清理。據此推斷為汽輪機通流部分結鹽、流通不暢，導致汽輪機做功能力下降，使機組無法帶至額定負荷。
2、2#汽輪機通流部分結垢的機理及2#機結垢的現狀。
（1）通流部分結垢的機理及化學成分。
由于鍋爐產出的蒸汽并不是絕對的清潔（其中含有各種鹽分和雜質），蒸汽在進人汽輪機內膨脹做功時，參數降低，攜帶鹽分的能力逐漸減弱，鹽分即被分離出來，緊緊地黏附在噴嘴、動葉和汽閥等通流部分的表面上，形成一層堅硬的鹽垢。汽輪機內沉積的物質可分為易溶于水的、稍溶于水的和完全不溶于水的。可溶性的均是鈉鹽，如碳酸鈉、硫酸鈉、硅酸鈉、氯化鈉等；不溶性的是二氧化硅、氧化銅、三氧化二鐵等。
（2）2#汽輪機通流部分結垢的現狀。
霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機組型號為C6—3.43/0.49。由山西機床廠設計制造，額定功率6MW，自1998年投產以來，一直連續運行，設備的利用率很高。由于蒸汽中鹽分及雜物的日積月累，至2008年，該機通流部分結垢已達到了相當嚴重的程度，運行中出現了帶額定負荷困難的問題，并且上述現象隨著機組連續運行時間的增長而不斷地惡化。2#機是一次調整抽汽式機組，運行中調整抽汽壓力按用戶的要求，均調整鎖定在0.49MPa，所以，汽輪機結垢程度主要是通過監視調整抽汽壓力的變化幅度來判斷。2#機組在帶6Mw負荷的情況下汽輪機抽汽壓力已達到0.785MPa（廠家給定允許值為0.49MPa），從2#機組外部象征來看為汽輪機高壓側通流面積相對減小造成了機組在帶高負荷的情況下、高壓側監視段壓力超標的現象。從整個熱力系統的結構及運行狀況來看，凝汽器管束材料為不銹鋼TP304，給水中硅的含量一直在控制之中，除氧器的除氧效果也比較優良，熱力管道未受腐蝕，因而垢的成分排除了不溶于水的氧化銅、氧化硅和三氧化二鐵。故可以肯定垢的成分均為可溶性的鈉鹽。
汽輪機結垢后，解決的辦法主要有兩種：其一是停機揭大蓋解體各結垢部件，進行人工鏟除。此法費時費力，且難以將積垢清除干凈、徹底。其二是在汽輪機運行中，使用低溫蒸汽進行清洗，將機內溶于水的鹽垢清洗掉。本廠如采用停機機械清理的方法清理，既要投入大量的人力、物力，又需要較長的時間，停機造成的損失巨大。為解決這一難題，我們組織工程技術人員進行技術攻關，通過集思廣益，反復論證，在低轉速階段利用低溫蒸汽對通流部分清洗，以達到除鈉鹽垢的目的。
（3）汽輪機機組通流部分結垢的危害。
①使汽輪機通流表面變得粗糙，增大蒸汽流動時的摩擦損失，從而降低汽輪機的效率。
②汽輪機通流部分積鹽使蒸汽的通流截面積減少，降低汽輪機的輸出功率。
③鹽類物質沉積在隔板噴嘴上，會增大隔板前后的壓力差，從而增大隔板的彎曲應力。
④鹽類物質沉積在動葉上，會增大葉輪前后的壓力差，從而增大汽輪機轉子的軸向推力，使推力軸承過負荷，嚴重時甚至會造成推力軸承烏金融化，動靜部分發生摩擦、碰撞。
⑤一些鹽類物質對通流部分尤其是葉片有腐蝕作用，腐蝕作用會降低葉片強度，嚴重時會使葉片斷裂造成重大事故。
⑥鹽類物質沉積在軸封上，使軸封環卡死失去彈性而造成軸封部分損壞。
⑦當沿汽輪機圓周積鹽不均勻時，將影響轉子的平衡，使汽輪機振動加大，甚至造成嚴重事故。 3 2#汽輪機通流部分的清洗
（1）清洗原理。
因為水蒸汽中鈉鹽的溶解性與蒸汽的壓力成正比，與蒸汽的溫度成反比；所以進行汽輪機通流部分沖洗時，在保證汽輪機安全的前提條件下，盡可能在保持相對高的蒸汽壓力和相對低的蒸汽溫度。通過降低新蒸汽的進汽壓力和溫度，即把新蒸汽溫度降低到接近于相應壓力下的飽和溫度時，使通流部分大多數處于濕蒸汽下工作。達到利用濕蒸汽溶解鹽垢清洗通流部分結垢的目的。
（1）注意事項。
①清洗前先退出低真空保護系統，整個清洗過程中維持真空20kPa左右。
②在清洗過程中每隔20min化驗一次凝結水硬度、電導率。并根據化驗結果來決定維持機組轉速的時間以及是否繼續升速，并判斷鹽垢的清洗效果，在凝結水電導率基本不變化并與給水電導率（25us/cm）大致相同時停止清洗。
③在清洗過程中鍋爐方面要根據要求嚴格控制蒸汽溫度、壓力，以保證合格蒸汽品質。
④氣溫接近飽和溫度以后（一般比飽和溫度高5℃——10℃）應繼續運行到凝結水含鹽量降到規定范圍內，然后升高氣溫。
⑤注意監視汽輪機推力軸承金屬溫度≯85℃（當前最高點78℃）。若推力軸承金屬溫度上升至85℃同時伴隨汽機軸向位移升高時，應終止進行清洗工作。
⑥注意監視汽輪機脹差、汽缸膨脹、各軸承振動、軸承溫度、軸向位移的變化，當上述參數達到規定值時終止汽機通流部分清洗工作。
⑦如在進行汽機通流清洗過程中，任意參數達到緊急條件時，應果斷停機；嚴禁發生人為處理不及時造成汽輪機損壞事故。
⑧清洗以后，應在相同的蒸氣參數、背壓和流量下比較清洗前后各監視段的壓力，判斷清洗效果。
4、實施與效果。
2#汽輪機通流部分吹洗之后，運行一直很穩定，6Mw負荷時監視段壓力由原先0.785MPa左右下降到現在的0.50MP且左右（額定0.49MPa）。機組的狀態達到了投產初期的水平，運行工況大為好轉，不須再限負載運行，汽輪機恢復到了最佳工況及應有的效率，完全消除了因通流部分結垢而帶來的安全隱患。汽輪機的效率有了明顯的提高。
5、汽輪機通流部分結垢的預防。
汽輪機通流部分結垢主要是新蒸氣品質不良引起的，而蒸氣的品質如何主要取決于鍋爐給水的品質好壞。汽輪機葉片上結有不溶于水的物質，如氧化鐵和氧化銅等。氧化鐵的出現是鋼的腐蝕所造成的，腐蝕部位主要發生在給水與凝結水的管路系統中。銅垢主要來源是低壓加熱器銅管的腐蝕產物，一般可以通過加強凝結器及除氧器的除氧效果來減緩氧的腐蝕。
汽輪機凝結水含有各種雜質，這些雜質來自銅管（兩級射汽抽氣器、低壓加熱器）的腐蝕、冷卻水的漏入以及低壓加熱器等的疏水。運行中必須嚴格監督凝結水品質，不合格時及時排人地溝，同時應監督和防止冷卻水漏入凝結器中。
對化學水、疏水箱的質量應嚴格監督，以不影響給水質量為標準進行控制。
6、結束語。
通過汽輪機組通流部分清洗技術在霍州煤電煤矸石熱電廠2#汽輪機結垢問題的研究、探索與應用，掌握了汽輪機結垢在運行中的清洗方法，在預防汽輪機的結垢上取得了一定的經驗。若進一步改進和完善，此辦法將變得更為成熟。
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