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（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司榆林煉油廠，維功環(huán)?？萍迹暇┯邢薰荆?/span>

摘 要：近年來，在政府節(jié)能降耗、節(jié)水限水等大政策和形勢下，中壓蒸汽水汽質(zhì)量和汽輪機(jī)長周期運(yùn)行管理面臨著更大的壓力和挑戰(zhàn)。汽輪機(jī)是煉油化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備，如果發(fā)生積垢和效率下降，會(huì)直接影響裝置的正常生產(chǎn)運(yùn)行，甚至被迫停機(jī)停工搶修，將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢新技術(shù)，是一種有效的熱力系統(tǒng)除垢并兼有防腐蝕、防垢功能的方法，工藝簡單，操作方便，可在汽輪機(jī)正常運(yùn)行工況下向中壓蒸汽介質(zhì)內(nèi)，加維功公司的專用PTOC—1128清洗保養(yǎng)劑，不需要下調(diào)參數(shù)運(yùn)行，故可根據(jù)設(shè)備狀況有計(jì)劃、安全穩(wěn)妥地、無限次地隨時(shí)對汽輪機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)行工況下在線清洗除垢，不需要任何裝置停工、設(shè)備停機(jī)的保養(yǎng)措施，使熱力設(shè)備在清潔、高效狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗，減排增效。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)積垢；汽輪機(jī)效率；輪室壓力；在線清洗除垢；清洗機(jī)理 

1 新技術(shù)研究及應(yīng)用背景

煉油廠2021年下半年，四車間200萬噸/年柴油加氫裝置K102汽輪機(jī)、三車間100萬噸/年連續(xù)重整裝置K202汽輪機(jī)在運(yùn)行周期后期，出現(xiàn)結(jié)垢問題，輪室壓力和主汽門開度不斷升高, 汽輪機(jī)效率嚴(yán)重下降；K-102汽輪機(jī)輪室壓力額定值2.2Mpa實(shí)際運(yùn)行值3.0-3.5Mpa主汽門開度80%左右；K-202輪室壓力額定值2.68Mpa實(shí)際值3.0MPa主汽門開度90%左右；由于生產(chǎn)物料無法平衡、無法進(jìn)行裝置停工開缸搶修清洗汽輪機(jī)。煉油廠K102和K202兩臺(tái)汽輪機(jī)設(shè)備的安全長周期運(yùn)行，存在重大關(guān)鍵技術(shù)難題，面臨著前所未有的壓力和挑戰(zhàn)，同時(shí)嚴(yán)重影響了柴油加氫和連續(xù)重整裝置正常生產(chǎn)，嚴(yán)重制約了各裝置的提加工量需求。

圖1-1  汽輪機(jī)輪室壓力運(yùn)行參數(shù)

2 新技術(shù)主要科技創(chuàng)新

面對汽輪機(jī)不能停機(jī)影響正常生產(chǎn)又要清洗積垢提高效率，同時(shí)還要對汽輪機(jī)設(shè)備內(nèi)部無腐蝕無損失，對中壓蒸汽熱力系統(tǒng)也不能造成二次污染的難題，煉油廠相關(guān)技術(shù)人員和管理人員進(jìn)行了積極的了解、研究和探索新技術(shù)新方法。

首先組織了技術(shù)討論，并嘗試在暖機(jī)低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下、降低中壓蒸汽進(jìn)汽溫度，采用濕飽和蒸汽沖洗法，對K102和K202汽輪機(jī)進(jìn)行了清洗除垢但效果不佳，說明積垢物為主要成分為硬垢，即鈣鹽、硅鹽或著氧化鐵等物質(zhì)或者其混合物，不易溶解與水或者濕蒸汽。

隨后又通過大量了解和搜集透平汽輪機(jī)在線清洗行業(yè)先進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)場深度技術(shù)交流，組織討論分析技術(shù)可行行和安全風(fēng)險(xiǎn)研判，決定采用維功環(huán)?？萍迹暇┯邢薰镜腜T0C-1128汽輪機(jī)清洗保養(yǎng)劑，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，對K-102和K-202兩臺(tái)汽輪機(jī)進(jìn)行不停機(jī)不開缸在線注劑清洗除垢。

2.1 技術(shù)簡介

它是一種有效的熱力系統(tǒng)除垢并兼有防腐蝕、防垢功能的方法，工藝簡單，操作方便，可在汽輪機(jī)正常運(yùn)行工況下向中壓蒸汽介質(zhì)內(nèi)，加專用PTOC—1128清洗保養(yǎng)劑，不需要下調(diào)參數(shù)運(yùn)行，故可根據(jù)設(shè)備狀況有計(jì)劃、安全穩(wěn)妥地、無限次地隨時(shí)對汽輪機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)行工況下在線清洗除垢，不再需要任何裝置停工、設(shè)備停機(jī)的保養(yǎng)措施，使熱力設(shè)備在清潔、高效狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗，減排增效。

2.2 清洗機(jī)理

本藥劑是在吸收國外無酸型化學(xué)清洗先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，研制開發(fā)的一種新型清洗保養(yǎng)劑。它通過大分子縮合物上數(shù)十個(gè)強(qiáng)有力的分子官能團(tuán)，經(jīng)過特殊的物理界面螯合反應(yīng)，可完全分散剝離系統(tǒng)內(nèi)各類的污垢。該藥劑機(jī)理是運(yùn)行時(shí)的高溫高壓水工況下，清洗劑最大量去除汽輪機(jī)、鍋爐沉積物并使其分散，同時(shí)在通流部件表面形成保護(hù)膜(單分子層)，使其免受腐蝕，使汽輪機(jī)、鍋爐設(shè)備帶負(fù)荷清洗實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。

PTOC—1128清洗保養(yǎng)劑是由多種耐高溫、耐高壓的滲透、分散及表面活性劑復(fù)合而成，它成膜性好滲透性高，能清除汽輪機(jī)葉片積鹽，同時(shí)對整個(gè)水汽系統(tǒng)進(jìn)行防腐保護(hù)。這種清洗劑在100℃時(shí)即可氣化，溫度越高氣化越快，600℃以下穩(wěn)定，650℃以上開始分解，分解產(chǎn)物為碳?xì)浠衔铩H3等，清洗劑氣化后迅速在系統(tǒng)中污垢表面成膜，并在系統(tǒng)中污垢表面成膜，對氧化皮、浮銹、鈣鹽、硅鹽、鈉鹽產(chǎn)生特種界面滲透效應(yīng)，垢層和腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生界面滲透、擠壓、剝落等，使垢和腐蝕產(chǎn)物成微細(xì)粉末脫落、分散、懸浮于水中，通過排污排出。這不僅能將已結(jié)的垢逐步清除轉(zhuǎn)移掉，還可防止結(jié)垢物質(zhì)在受熱面上沉積，從而使基體金屬得到完全保護(hù)。

2.3 汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對比

表2-1  汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對比

2.4 汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢加注藥劑方法

將維功公司PTOC-1128汽輪機(jī)清洗保養(yǎng)劑通過加藥泵打入汽輪機(jī)入口中壓蒸汽管道，加藥過程在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行、不要求下調(diào)任何參數(shù)。

在實(shí)際清洗時(shí)，剛開始藥劑注入點(diǎn)為汽輪機(jī)入口中壓蒸汽管線上游的中壓蒸汽分水器頂部，由于中壓蒸汽分水器出來的蒸汽除去汽輪機(jī)外，還有一部分去了2.2MPa蒸汽用戶和凝結(jié)水疏水管線，存在清洗劑跑損問題；通過分析討論并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將藥劑注入點(diǎn)調(diào)整在汽輪機(jī)入口上游10米左右中壓蒸汽管線疏水導(dǎo)淋處。

第一階段（調(diào)整期）：時(shí)間為期十天，先通過小劑量加藥，同時(shí)對蒸汽系統(tǒng)和凝水系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)分析，控制各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定。凝水的電導(dǎo)率、二氧化硅、鈉離子分析數(shù)據(jù)開始上升。

第二階段（清洗期）：經(jīng)過十天的調(diào)整后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況逐步加大藥劑注入量，進(jìn)入清洗階段。凝水的電導(dǎo)率、二氧化硅、鈉離子分析數(shù)據(jù)明顯上升。

第三階段（加強(qiáng)期）：根據(jù)第二階段的分析結(jié)果，進(jìn)一步調(diào)整藥劑的注入量。凝水的電導(dǎo)率、二氧化硅、鈉離子分析數(shù)據(jù)如果出現(xiàn)下降，說明已達(dá)到峰值，下降至穩(wěn)定，則清洗結(jié)束。

圖2-1  專用PTOC—1128清洗保養(yǎng)劑加藥示意圖

2.5 汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢過程凝結(jié)水分析結(jié)果

圖2-2  在線清洗除垢過程凝結(jié)水分析結(jié)果曲線圖

2.6 汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢適用范圍

（1）對于新投用機(jī)組，采用本技術(shù)可替代投用前的化學(xué)清洗，在吹管及啟動(dòng)過程中完成防腐蝕、防垢及腐蝕產(chǎn)物的去除工作；

（2）對于已運(yùn)行多年的機(jī)組，若采用本技術(shù)，可使鍋爐、汽輪機(jī)已產(chǎn)生的垢和積鹽逐步清除，避免停機(jī)或開缸清洗；

（3）對新投運(yùn)的機(jī)組或結(jié)垢尚不嚴(yán)重的機(jī)組，若采用本技術(shù)防腐蝕、防垢，可顯著減輕機(jī)組腐蝕、有效防止結(jié)垢，使機(jī)組始終保持潔凈和高效率；

（4）適用所有煉油化工機(jī)組、發(fā)電（包括核電）機(jī)組、供熱機(jī)組。

3 新技術(shù)實(shí)際清洗應(yīng)用及效果

通過研究和使用汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢技術(shù)，在2021年底至2022年3月份，煉油廠對K-102和K-202兩臺(tái)汽輪機(jī)進(jìn)行了注劑清洗，去除動(dòng)靜葉片上的鈉、二氧化硅、氧化鐵等積垢，應(yīng)用實(shí)施順利有序進(jìn)行。

圖3-1不停機(jī)在線加藥清洗除垢過程中汽輪機(jī)出口凝結(jié)水化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

對K-102和K-202兩臺(tái)汽輪機(jī)經(jīng)過3個(gè)月左右清洗，通過前后數(shù)據(jù)對比汽輪機(jī)效率明顯提升，具體如下：

（1）柴油加氫裝置在裝置加工量為180-185t/h，K102汽輪機(jī)排汽壓力為0.020-0.028Mpa，轉(zhuǎn)速為8600-8800rpm的工況下，通過同工況對比可知輪室壓力下降0.4-0.5Mpa,穩(wěn)定在3.0Mpa以下，調(diào)速汽門開度下降了14%左右，能控制在60%左右，通過在線清洗，汽輪機(jī)效率提升很大。

（2）柴油加氫裝置K102汽輪機(jī)在線清洗后，裝置加工量可提至215t/h，柴油加氫裝置在裝置高負(fù)荷運(yùn)行、生產(chǎn)航煤、參煉進(jìn)口原油、催化柴油加工量大等工況下，汽輪機(jī)排汽壓力為0.018-0.028Mpa，轉(zhuǎn)速為9000-9100rpm，機(jī)組負(fù)荷較重，但輪室壓力運(yùn)行值為3.0-3.2Mpa,穩(wěn)定在3.2Mpa以下，調(diào)速主汽門開度54-69%，能控制在70%以下。

（3）100萬噸/年連續(xù)重整裝置K202汽輪機(jī)清洗時(shí)間較短，取得類似清洗效果，相同重整加工量為90t/h，排氣壓力為0.025Mpa，轉(zhuǎn)速為8100rpm，輪室壓力為2.7-2.8Mpa下降0.2-0.3Mpa，主汽門開度70-75%左右下降15-20%，汽輪機(jī)效率明顯提升。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析  

（1）解決了汽輪機(jī)重大關(guān)鍵技術(shù)難題

煉油廠在K-102和K-202汽輪機(jī)經(jīng)過不停機(jī)在線清洗除垢后,效率有極大提升，降低了輪室壓力和主汽門開度；在加工負(fù)荷高、生產(chǎn)航煤、參煉進(jìn)口原油 、催化柴油加工比例增大、循環(huán)氫系統(tǒng)組分變重的生產(chǎn)情況下，汽輪機(jī)仍然能滿足生產(chǎn)，充分說明不停機(jī)在線清洗除垢起到了極大的作用，解決了兩臺(tái)汽輪機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的安全長周期運(yùn)行重大關(guān)鍵技術(shù)難題，消除了設(shè)備運(yùn)行大隱患；

（2）避免了停機(jī)停產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失4.642億元

避免了200萬噸/年柴油加氫裝置、100萬噸/年連續(xù)重整裝置及相關(guān)裝置的被迫長時(shí)間停工切料及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失，根據(jù)煉油廠生產(chǎn)效益核算報(bào)表，連續(xù)重整裝置停工生產(chǎn)收入損失至少1928萬元/天，柴油加氫裝置停工一天生產(chǎn)收入損失至少2714萬元/天，合計(jì)避免生產(chǎn)損失4642萬元/天；兩套裝置被迫停工降溫?fù)屝拗灵_工出合格產(chǎn)品至少需要時(shí)間10天，所以避免生產(chǎn)收入損失至少4.642億元；

（3）避免了兩臺(tái)汽輪機(jī)停機(jī)開缸搶修費(fèi)用（材料費(fèi)及人工費(fèi)）30多萬元

5 新技術(shù)研究及應(yīng)用總結(jié)

汽輪機(jī)不停機(jī)在線加藥清洗除垢新技術(shù)，安全環(huán)保無毒無害，方便省時(shí)省力，費(fèi)用低，主動(dòng)性高，還隨時(shí)可以根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行加藥清洗，實(shí)現(xiàn)在汽輪機(jī)設(shè)備及裝置正常運(yùn)行正常生產(chǎn)的情況下，不下調(diào)參數(shù)，在線清洗提高了汽輪機(jī)效率，解決汽輪機(jī)設(shè)備安全長周期運(yùn)行重大關(guān)鍵技術(shù)難題，消除汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行安全大隱患。

在日益注重安全、環(huán)保、效益的今天，汽輪機(jī)不停機(jī)安全穩(wěn)定清除汽輪機(jī)葉片積鹽積垢、提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率，是一項(xiàng)利國利民的重要工作和課題，它不僅有效地幫助企業(yè)消除安全隱患，同時(shí)又給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，值得在各行業(yè)汽輪機(jī)用戶進(jìn)行推廣。

第一作者簡介：拓存定，男，35歲，工作單位陜西延長石油榆林煉油廠，設(shè)備主任，設(shè)備管理與維修專業(yè)高級(jí)工程師，中國設(shè)備工程專家?guī)旄呒?jí)專家。