汽轮机在线清洗技术及应用

主要内容：某炼化公司柴油加氢装置汽轮机组出现蒸汽流量逐渐减少、轮室压力升高的迹象、压缩机转速下降等情况，经分析确定是蒸汽品质问题造成汽轮机转子结盐。文中论述了在不停机、不开缸情况下对汽轮机转子进行在线清洗的技术及应用，包括清洗前后对比、清洗后的效果及措施意见。

关键词：汽轮机；在线清洗；结垢

某炼化公司柴油加氢装置汽轮机2016年6月15日投产，累计运行150 d，运行期间主蒸汽量维持在9.8 t/h，转速8 600 r/min。自2016年10月开始，机组出现蒸汽流量逐渐减少、轮室压力升高的迹象、压缩机转速下降等情况。通过提高主蒸汽压力及降低背压来维持工况，目前运行状态越来越不稳定，对中压蒸汽的压力要求越来越高，主蒸汽压力到3.2 MPa，轮室压力上升到3.1 Mpa，主蒸量减少到8.5 t/h，转速降至8 400 r/min，汽轮机主汽门已经经常性的100%全部打开。

压缩机内介质组份没有大的变化，而轮室压力上升、转速下降、调节阀开度100%、蒸汽耗量下降、汽轮机的轴承振动及轴向位移均有所上升。因此通过对比判读是柴油加氢精制装置汽轮机通流部分有可能结垢，导致汽流的流通面积减小，流量减小，从而使汽轮机发出的功率减少。结垢还会使通流部分表面变得粗糙，增大摩擦损失，致使汽轮机效率降低。此外，汽轮机要保持其功率不变，则必须提高新蒸汽的压力，必将引起结垢的压降增大，焓降增大，使反动度增大，轴向推力增大，轴向位移有所上升。对蒸汽品质化验分析断定汽轮机转子已经结盐且情况严重，需要进行处理［1～3］。

1 清洗准备

编制冲洗方案，现场勘探，确定冲洗位置。

预制Φ15碳钢管线100 m，1端连接芳构化除氧水泵出管线导淋处，另1端接至临时预制汽轮机隔离阀之间短节，管线在短节中心处伸入100 cm，加装雾状喷头，在和中压蒸汽逆流180°开Φ2小孔4排共48个，确保除氧水进入蒸汽管线后瞬时汽化，安装DN15，CL300闸阀1个，控制蒸汽温度。

在降温过程中注意中压蒸汽分水罐排凝，防止大量水带入机组，造成机组损坏。连接前将临时管线冲洗干净，避免杂质颗粒进入蒸汽管线。

2 清洗过程

（1）待工艺处理完，汽轮机正常停车，进行盘车，汽轮机背压切除系统，背压排凝阀全开；施工方快速更换预制好的2道主蒸汽隔离阀之间的短节，更换期间用主蒸汽阀副线阀门暖管，防止中压蒸汽温度下降，影响下次开机；确认压缩机入口闸阀、反飞动阀、机体排凝阀全开。

（2）主蒸汽临时端节更换完成后，启动汽轮机到1阶暖机状态（900 r/min），通过主蒸汽隔离阀（北侧阀门全开，用南侧阀门控制蒸汽量）及出口安全阀副线控制转速在1 000 r/min；转数稳定后逐渐打开加水管控制阀，使蒸汽压力降至1.0 MPa，入口蒸汽温度逐步降低，最终进气温度降到185℃左右，保持进入汽轮机的中压蒸汽为饱和状态。

（3）维持中压蒸汽压力1.0 MPa，进气温度185℃，待背压蒸汽低点排凝有水溢出时开始取凝结水样，每隔10 min对汽轮机背压排凝处取水样化验钠离子、二氧化硅、氯离子以及电导率的变化，至凝结水无明显杂质，送化验室化验（第1次冲洗样品1～10号，化验8号、9号样品，结果见表1）。

（4）此时将转数缓慢提高至3 000 r/min运转30 min，充分排水，第1次冲洗完毕，用时60 min。

为保证冲洗效果，再次降低转速（3 000 r/min降至1 000 r/min），按照第1次冲洗控制方式再次冲洗，冲洗水样（样品11～17号），冲洗后11号、12号样品目测微微泛红，继续清洗，待凝结水再次变清亮，取最后1次凝结水样送化验分析。（第2次冲洗样品11～19号，化验14号、15号、18号、19号样品，化验结果见表1）。

根据化验结果和中压蒸汽凝结水样、除盐水样进行对比，再次将转速缓慢提高至3 000 r/min，充分排水，第2次冲洗用时40 min。

待汽轮机背压蒸汽底部排凝无明显凝结水逸出后，缓慢将转速降至900 r/min，机组停机盘车；施工方快速恢复短节，同时需保持中压蒸汽温度，待短接更换完成后按照正常开机步骤开机。

3 清洗数据分析及清洗后汽轮机运行参数对比

3.1 清洗过程样品及样品分析数据

通过水洗过程中取水样比较并分析，发现凝结水中的Na、Si等盐类含量明显下降，电导率及氯离子含量也成稳步降低趋势，结果见表1。

表1 清洗过程样品抽样分析结果

经分析发现水中大部分为钠盐和硅盐。除盐水即可排出，证明此次汽轮机在线清洗效果明显。

3.2 清洗前后汽轮机运行对比

汽轮机各项指标及操作参数较清洗前有很大改观，转数大幅提高，进汽流量增加，调节汽门开度降低，调节余量变大，各项操作指标控制良好。

4 清洗过程中的不足

（1）装置是第1次进行在线清洗，经验及准备不到位，人员安排及蒸汽参数控制方面没有细化，影响了清洗进度；（2）在降转速过程中未考虑到隔离阀副线阀DN25的阀门维持汽轮机1 000 r/min运转主汽门开度情况，造成机组停机，触发系统压力阀控泻压进入火炬高排；（3）由于经验不足，编制方案时想不停机降转速进行短节更换来实现在线清洗，结果在短节更换过程中没考虑到蒸汽隔离阀副线阀门太细，蒸汽量不足，汽轮机冲转冲不起来，造成开车不畅。

5 结束语

汽轮机经过水洗达到了预期效果，运行工况有了很大好转。以后操作中应该加大各项操作指标的考核力度，与生产运行部协调改善蒸汽品质，尽量避免汽轮机出现结盐。