浅谈汽轮机结垢的影响及预防措施

李蕾 高荣（陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西渭南714000）

0 引言

2019年8 月，渭化集团在一二期合成氨、尿素、甲醇装置大检修过程中，多台汽轮机在拆检过程中发现叶片结垢严重，认真梳理近来年几台汽轮机检修情况，特别是S2蒸汽驱动汽轮机，动静叶片结垢、腐蚀日益加剧，该问题严重影响汽轮机的使用效率、使用寿命，甚至于对其的使用安全性产生影响。本文主要针对于汽轮机结垢情况进行分析并具有针对性的提出响应的解决方案，能够在最大程度上提升其的使用效率以及使用安全性，让其能够长时间高负荷的进行运转，为企业发挥应有的经济效益。

1 汽轮机结垢的影响

汽轮机在化工生产、火力发电等行业有着十分重要的地位，其在应用的过程中出现结垢情况则会造成以下几个方面的影响。第一，汽轮机在使用的过程中出现结垢情况会造成其内部的通流面积减小，从而造成汽轮机整体的工作效率降低，影响汽轮机的正常使用。以及根据有效的数据可知，汽轮机的动静叶在运转中，结垢的厚度每增加0.11 毫米，汽轮机的工作效率将会降低3%～4%。第二，造成设备的损坏。汽轮机在应用的过程中其所产生的结垢中有部分侵蚀性的结垢，这些结垢会对汽轮机本身产生侵蚀，损坏设备[1]。第三，造成一定的安全隐患，结垢累计过程会造成汽轮机运作过程中转子轴向力增大、推力轴承过载出现设备故障，若紧急切断系统或调节系统结垢，则可能造成调节阀、速关阀卡涩，在运行调整或需要紧急停车时不能快速动作而造成意外事故。所以结垢不仅对设备整体的使用产生影响，甚至造成安全隐患。

2 汽轮机结垢清理方法

汽轮机结垢的清除是保证机组设备正常运行、消除隐患的必要前提，常用清除结垢有以下三种方法。

2.1 饱和湿蒸汽在线清洗

这种方法要求汽轮机转子能够承受较强冲击能力，一般多用于化工行业小功率、高转速的汽轮机清理。在汽轮机运转的工况下进行清洗，湿蒸汽的比重大，对叶片的冲击力很强，特别是末级叶片的进汽湿度会更大，甚至可能产生大量明水。为了减小对末级叶片的冲击，必须对进入汽轮机的蒸汽温度进行合理控制，保证过热度20～25℃为宜。汽轮机进行在线清洗时的工况与正常运行工况相差较大，随着清洗过程的进行蒸汽的压力会有波动，应该根据蒸汽压力随时调节蒸汽温度，根据排汽饱和程度来判断进汽温度是否合理。

2.2 机械清理

这种方法需要对汽轮机解体后，吊出转子、隔板后进行，常选择在机组大检修时进行，一般采用喷砂方法清理，结垢不是很严重的情况下，也可以采用人工打磨清理来节约能成本，但清理效果远不如喷砂效果好。汽轮机转子清理后建议对其进行无损检测和动平衡，用于确认是否存在潜在缺陷和防止清理后造成转子运行平衡。

2.3 化学清理

这种方法也需要设备拆检后进行，一般采用5%稀释盐酸或柠檬酸，均匀喷洒到结垢表面，20分钟用加压水冲洗即可，如效果不佳，可反复清理。但这种方面对设备有一定腐蚀，影响汽轮机运行寿命。

3 汽轮机结垢原因分析

汽轮机在运作的过程中能够为设备提供充足的动力，保证设备能够更加稳定持续的运转，而汽轮机在使用的过程中出现结垢情况将会在极大的程度上影响汽轮机的正常使用，甚至在部分情况下，会造成使用人员的安全事故。故而，针对于汽轮机在使用过程中产生结垢的因素进行分析，能够辅助相关人员解决或者缓解汽轮机结垢问题，让汽轮机能够更好的稳定运行。现阶段，汽轮机在使用的过程中易于出现结垢情况有以下几方面的因素。

3.1 过热蒸汽品质较低

过热蒸汽品质不高指的是汽轮机在运作过程中所使用的蒸汽中含有较多的溶于水的钠的化合物以及部分不溶于水的化合物，蒸汽在汽轮机中运转的过程中，会由于减压增压等活动造成其从水蒸气中分离，进而造成结垢情况。以及，部分锅炉在经过长时间的高负荷使用后，其设备会产生一定的损坏，造成其所产生的蒸汽的品质下降，携带Na+、SiO2离子严重超标，大量的含有较多杂质的蒸汽进入汽轮机中，当蒸汽在汽轮机流通部位膨胀做功时，机组参数降低、汽流方向和流速变化，蒸汽携带盐分能力逐渐减弱，在减压部位或流道变更部位被分离出来，沉积在喷嘴、动叶片和进汽阀等通流部件表面上，形成盐垢，影响汽轮机的使用质量。

3.2 设备管理不当

设备管理不到位，影响设备的正常使用，而设备在存在一定隐患进行运转的过程中易于出现运作不稳定情况，提升其结垢的可能性[2]。如，在进行设备使用前，相关的管理人员没有对设备的密封性进行检测，造成锅炉阀门等地出现渗漏情况，而渗漏部分的杂质会对锅炉所产生的蒸汽产生污染，造成蒸汽中含有较多的杂质，进而易于形成结垢情况，影响汽轮机的正常使用。

3.3 设备操作不规范

汽轮机在运作的过程中需要工艺操作人员的控制与操作，而部分经验不足的员工在工作的过程中没有按照汽轮机的使用规范进行汽轮机的操作使用，难以保证汽轮机运作的高效性与安全性，进而提升汽轮机使用过程中结垢的可能性。

4 汽轮机结垢预防措施分析

汽轮机在使用的过程中其产生结垢情况，将会对汽轮机的使用效率甚至于汽轮机的使用安全性产生影响。在上文的叙述中，本文针对于易于造成汽轮机结垢情况的几个因素进行分析，而在本段的叙述中，将针对上文所分析出的内容更具有针对性的提出响应的解决方案，以保证汽轮机能够正常的投入使用。

4.1 提升蒸汽品质

完善企业分析化验体制的完善程度，要求其相关人员在汽轮机运转的过程中需要严格的对其所产生的蒸汽进行全方位的监督，并在蒸汽产生特殊情况时，及时的进行采样与检测。在最大程度上降低不合格蒸汽进入汽轮机的可能性，从而降低其产生结垢情况的可能性，让其能够更好的投入到使用中。

4.2 重视设备的维护管理工作

设备的质量是决定汽轮机运行质量的重要因素，对设备的维护也能够在较大程度上降低设备产生泄漏，结垢等情况的几率，让设备能够更好的投入使用。第一，相关单位在发展的过程中需要制定响应的设备管理要求，以及相应的责任制度。要求设备管理人员按照设备的管理要求严格的进行设备的管理工作。同时，要求设备管理人员对于设备的使用情况，设备的维修保养等方面的信息进行详细的数据记录[3]。为设备的后期维护、改装等提供相应的信息支持。第二，完善设备监督制度，对设备的使用情况进行实时的监督，并在设备产生问题的第一时间向相关人员进行反馈，降低企业的损失，保证受损设备能及时的进行更换与维修。让汽轮机在使用的过程中能够尽可能的保证自身的高效运转，为设备提供相应的动力支持。

4.3 重视工艺操作人员的培养工作

工艺操作人员按照设备使用要求进行设备的操作，能够在一定程度上降低设备错误使用的可能性，让设备能够更加高效的投入使用，提升设备的使用安全以及使用寿命，降低其产生结垢的可能性。这要求相关部门在设备使用前需要对工艺操作人员进行更加系统详细的操作规范培训教育。最好能够进行相关的模拟演示，使工艺操作人员能够更加的熟悉汽轮机的操作要求，从而更顺畅高效的对设备进行使用。

5 结语

汽轮机的安全平稳运行，对整个化工生产装置有着十分重要的作用，而汽轮机在使用的过程中出现结垢情况则会在极大的程度上影响汽轮机的正常使用。而针对易于造成汽轮机结垢情况的因素进行分析，并制定相应的预防措施能够辅助相关人员更具有针对性的解决问题，使汽轮机安全高效的运行，为生产装置的安全稳定运行提供重要保障。