蒸汽透平结垢原因分析及处理措施

本文针对双结构系统 中空压机 、氨压机 、合 成气压缩机驱动透平与使用同等级蒸汽的热 电发 电机驱动透平 （ 矿鲁南化 肥厂热 电分厂 的 １ 兖 台发电机驱动透平 ） 叶轮结垢 程度不 同进行对 比分析 ，并结合结垢原因制定相应对策。
１ 结垢 原 因分析
１ １ 汽轮机 转速 的影 响 ．
水质影响较大 ，一旦 喷淋水 中 Ｓ ｉ 含量波动或 Ｏ
超标 ，会直接导致蒸汽中的 Ｓ ： ｉ 含量超标。 Ｏ
肥厂生产调度处主任工程师 。
・
５ ８・
中 氮 肥
第 ６期
２ 整改措 施
锅炉过 热 蒸 汽 中 Ｓ ：含量 平 均 值 降 为 ２．４ ｉ Ｏ ３８
ｇＬ ／。
（ ）增 加 过 热 蒸 汽 、炉 水 、除 盐 水 的 电 导 １
之这 ３台汽轮机 均 在较 高负荷 下运行 ，内部 的蒸
亿元。双结构系统空分装 置的空气压缩 机 （ 简 称空压机 ，下同） 、氨合成系统的氨压缩机 （ 简
称 氨压 机 ，下 同 ）及 合 成 气 压 缩 机 均 采 用 蒸 汽 透平 驱动 ，透平 蒸 汽压力 为 ３ ８ＭＰ 。 ． ａ
ＳＯ 量 少 ，结 晶 析 出 的 ＳＯ 量 也 相 对 较 少 。实 ｉ ｉｉ
际因发电汽机负荷一直很低 ，未发现有明显的影
合成氨、４０ｋ ａ ０ ｔ 尿素的原料及动力结构调整装 ／
置 （ 简称 双结构 ） ，于 ２０ ０６年 ５月 开始 建设 ，
响负荷的结垢现象。而双结构汽轮机均为满负荷 运行 ，结垢趋向较大 。
（ ）为了降低 １０ｔ ３ ３ ｈ锅炉喷淋水 中的 Ｓ ／ ｉ Ｏ 含量 ，２０ ０９年 １ ２月底引入了二级除盐水。二级 除盐水接入 １０ｔ 锅炉前 ，过热蒸汽 中 Ｓ ３ ｈ ／ ｉ 含 Ｏ
量 最 大为 １ １２ ｇＬ ５． ／ ，最 小 为 ２ ．８ ｇＬ ７４ ／ ，平
第 ６期 ２１ ０ １年 １ １月
中 氮
肥
Ｎｏ ６ ． ＮＯ ． ２ １ Ｖ ０１
Ｍ— ｉｅ ｉ ｏ ｅ ｏ ｓ Ｆ ｒ ｌ ｅ ｒ ｇ ｅ ｓ Ｓ ｚ ｄ Ｎ ｔ ｇ ｎ ｕ ｅ ｔ ｉ ｒＰ ｏ ｒ ｓ ｒ ｉｚ
蒸 汽 透 平结 垢 原 因分 析 及 处 理 措 施
图 ２ 改 造 后 的 燃 气 流 程
２１ ００年 １ Ｏ月 ７日系统停车大修 ，在 ２ １ ００年 １ ０
月＿２ ｌ 年 ５月的大修 中对技 改后暴露 的问题 ０１
进 行 了整改 。
通过以上整改 ，在待气停车半年后 于 ２ １ ０１
年５ 月再次开车 ，一段炉炉顶作业场所职业卫生 检测合格 ，烧嘴燃烧不理想 的问题也得到了彻底
压力最低的现象 ，对一段炉顶部燃气管线进行了 改造 ： 将单边进燃气改造为燃气由中间向两端分 配。改造后燃气流程如图 ２ 。
或电气及仪表设备 （ 如变送器 ）等。 （ ） 有 部 分 烧 嘴 的燃 烧 情 况 不 理 想 ，可 能 ４
和质 量 有关 ，还需 要 各 专 业 共 同会 诊 ，找 出
１ ３ 汽轮 机 结构 的影 响 ．
２０ 年 ６月全部 投产。该项 目采用先进的多喷 ０８ 嘴气化炉为气头 ， Ｈ Ｎ Ｄ脱硫脱碳 ，新增了 ３ ０ ３００
ｍ／ ｈ空分装 置 及 ２台 １０ｔｈ锅 炉 ，总 投 资 １ ３ ／ ５
根据历次检修记录 ，发电汽机也存在少量的 结垢 ， 因低负荷 的缘故表现不是很明显 ，而双 但 结构汽轮机叶轮结垢则较严重。 双结构汽轮机 由西 门子公司和杭州汽轮机厂 制造 ， 其技术核心是 日本的三菱技术和德国的西 门子技术 ，２ 家公 司设计的汽轮机的效率均比国 内其他厂生产 的汽轮机高 ，动叶多且间隙小 ，加
周 清 ，夏水 林 ，侯 昌兴
２ ７２ ） ７ ５ ７ （ 兖矿鲁南化肥厂 ，山东 滕州
［ 中图分类号 ］ Ｋ２９ ［ Ｔ 文献标 识码 ］ ［ ６ Ｂ 文章 编号 ］ ０４— ９２ ２１）６ ０５ — ２ １０ ９３ （０ １０ — ０７ ０
兖矿鲁南化肥厂 目前有 ３ 套尿素装置、１ 套 甲醇装置及 １ 套醋酐装置 ，另外还有 １ 套聚甲醛 装置正在建设 。其 中第 ３ 套尿素装置为 ２０ｋ ａ ４ ｔ ／
（ 上接 第 ４ ４页）
光 管 ，影 响 了换 热 的效 果 ，导致 排烟 温度 继续上 升 ，未起 到节能 效果 。 （ ） 引风机 转 速增 加 ，与 ２０ ２ ０ ８年 考 核 时相 比高 了 １０ｒｍｉ ５ Ｔ ｎ左右 ，相 同转 速下 引 风 机 入 口
部重新保温，外壳温度 降为 ９ ５℃左右。
换部分烧嘴喷头或对换烧嘴喷头的方式。 （ ）针对系统低负荷运行时 ，一段 炉顶部 ５
烧 嘴燃气 压力 由南 向北逐 渐 降低 ，造 成北 向末 端
空气温度为 ７ ７℃。作业场所 温度偏高 ，操作人 员在调节烧嘴根部阀和二次风门时容易发生中暑 和烫伤事故 ，同时高温环境可能会影响弹簧性能
整和维护有较大难度 。 （ ）一 段炉 炉 顶作 业 场 所 职业 卫 生 检测 ３
（０ ０年 ５月 １ 日） 结 果 为 ：炉 管 裸 露 部 分 温 ２１ ３ 度为 ２８℃ ，炉 顶 辐射 热 为 ２２ Ｗ／ ４ ．７ｋ ｍ ，通 道
（ ）针对烧嘴燃烧不好 的情况 ，采 取了更 ４
原因。
（ ）在低负荷操作 时，存在燃 气管线压力 ５
由南 （ 机 ） 向北 （ 风机 ） 逐 渐减 小 的趋 势 ， 燃 引
造成引风机侧炉排温差较大 ，需人工在现场对烧 嘴根部阀进行调节 。
５ ２ 后 续整 改 ．
燃料气
技改后的一段炉 ２ １ 年 ５ ６日 ００ 月 投人生产 ，
发电汽机运行 时进汽量 相对较小 ，携带 的
锅炉 ，由于 为 喷 淋水 直接 减 温，其 蒸 汽 中 的
Ｓ ： ｉ 含量一部分 为汽包 中蒸汽携带 ，一部分为 Ｏ 喷淋减温水带人 ，故 １０ｔｈ ３ 锅炉蒸汽受 喷淋水 ／
［ 收稿 日期 】２ １ ２２ ０ ｌ ＿３
［ 作者简介 ］周
清（９７ ）男 ， １７一 ， 湖北武汉人 ， 兖矿鲁南 化
（ ）增大锅炉排污量 ，降低炉水 中的 Ｓ ４ ｉ Ｏ
含量 。锅炉系统加强炉水排污管理 ，通过全开锅
率及 Ｓ ， ｉ 含量 的分析频次，水质 出现波动及 时 Ｏ
调整 处理 。
炉连排 、加强锅 炉定排 （ 依据过热蒸 汽中 Ｓ ： ｉ Ｏ
含量的分析数 据指导 锅炉定 排量 ） ，炉水 中的 Ｓ ｉ 含量可以控制在 ５ｍ ／ 左右 ，过热蒸汽的 Ｏ ｇＬ
（ ）对 一 段 炉 东 、西 外 墙 进 行 了 整 改 ，将 ２
原东 、西外墙下部炉顶向上 ２ｍ的金属彩钢瓦更
换 为百 叶窗 。
气量较 ２０ ０ ８年有所 下 降，排 烟温度 上升 了 １ ０ ℃。引风机的稳定性令人担忧 ，高负荷的生产调
（ ）对靠东 、西墙的 ４个支风道 的容 易卡 ３ 涩的挡板全部拆下 ，对风道挡板 间隙增大的问题 进行 处理 。
发电汽机所用蒸汽 由 ２台 ７ ｈ锅炉供给， ５ｔ ／ 锅 炉 的减 温方式 为 面式减 温 ，即减温 水通 过减 温
比转速高 ［ 合成气压缩机组 、氨压机机 组转速
为 ８ ０ ９２０ｒｍｎ ０— ０ ｉ，空压机机组转速为５ ４ ８ ／ ７ ５ ｒｍｎ ／ ｉ，而发 电机 组 汽轮 机 （ 称 发 电 汽机 ） 转 简 速为 ３００ ｒｍｎ ，蒸汽 在叶轮 中流动 的速度 ０ ／ ｉ］ 快 ，动能高 ，静压能低。因为 Ｓ ｉ 在过 热蒸汽 Ｏ 中的溶解度随压力的降低而减小 ，因此双结构系 统汽轮机更易导致 Ｓ ： ｉ 在蒸汽中析出。 Ｏ
汽流速非常高 、蒸 汽静 压相对低 。根据 Ｓ ｉ 在 Ｏ 过热蒸汽中的溶解度可知，这样的工况下更容易 使Ｓ ： ｉ 析出。而发电汽机为国产机组 ，叶片少、 Ｏ
间隙大 ，因此蒸 汽流速低 ，静压 高，Ｓ ： ｉ 不易 Ｏ 析出。
１ ４ 锅 炉过热 蒸汽 减温 方式 的影响 ．
双结构系统中的汽轮机与发 电用 的汽轮机相
解决。
（ ）对一段炉顶部 的 １６根炉管延伸段全 １ ５
１２ 汽轮机 负荷 的影响 ．
器与蒸汽进行间壁式换热 ，以实现调整温度的目
的；而双结构系统中的 ３台汽轮机所用蒸汽 由２ 台 １０ｔｈ ３ 锅炉供给，锅炉的减温方式为喷淋水 ／ 减温 ，即由高压锅炉给水直接喷入减温器中，与 蒸汽进行混合式换热达到调整温度的 目的。３８ ． Ｍａ Ｐ 蒸汽 Ｓ ２ ｉ 的溶解度 为 ０ ０ ％，对于 ７ ｈ Ｏ ．５ ５ｔ ／ 锅 炉 ，由于为 面 式 减 温 ，过 热 蒸 汽 中 的 ＳＯ 含 ｉ： 量主要来 自于汽包 中的蒸汽携带 ；对于 １０ｔ ３ ｈ ／
ＳＯ 含量 基本 控制在 １ ２ ｇＬ ｉ２ ５— ０ ／ 。
（ ） 对 除 盐 水 站 进 行 升 级 改 造 ，在 现 有 一 ２
级除盐水基础上增设混床 ，将除盐水水质提升至
二级 除盐 水 标 准 ，从 源头 提 高锅 炉 系统 的水 质 ， 从 而改 善汽 轮机蒸 汽 的品质 。
（） ５ 加强锅炉运行管理 ，稳定汽包液位在指 标范围内， 保证足够的分离空间 ，稳定锅炉运行 负荷 ，减少汽包饱 和蒸汽对高 Ｓ ｉ 含量炉水 的 Ｏ
机 械携 带 。
（） ６ 对汽轮机叶轮进行通蒸汽在线清洗 ，一 定程度上缓解了因结垢而影响长周期运行的问题。
均值为 ８．ｌ峙／ ；接人二级除盐水后 ，１０ｔ ３９ Ｌ ３ ｈ ／