饱和蒸汽汽轮机通流部位积盐诊断和处理

尹依军，李和平，姚 旭

（1.湖南涟钢振兴有限公司；2.湖南华菱涟源钢铁有限公司生产管理部，湖南娄底 417009）

前言

近几年，钢铁行业转炉、加热炉等汽化冷却装置产生了低压饱和蒸汽，利用低压饱和蒸汽发电技术回收低温余热，被广泛应用［1］［2］，取得了良好的社会效益和经济效益。某钢厂饱和蒸汽发电机组是2014 年12 月建成的回收利用富余低压蒸汽的节能项目，2021 年6 月1 日反映汽机负荷低，不能正常加负荷，轮室压力大，轴向位移-0.68 mm，已超过报警值。该发电机组不得不申请停机揭大盖检修。

1 系统概况

该钢厂饱和蒸汽发电机组蒸汽由2台210 t/h转炉汽化炉、配套的一条2250 热轧生产线3 台加热炉（余热锅炉）和20 t/h 煤气保安锅炉组成，汽化炉和加热炉饱和蒸汽（～180 ℃）经过过热炉后进入汽轮机。其中转炉汽化炉饱和蒸汽一部分用于内部RH炉生产，剩余部分经球形蓄热器、卧式蓄热器后外供，热轧生产线加热炉（余热锅炉）饱和蒸汽直供。凝结水不返回到汽化炉和加热炉。饱和蒸汽发电蒸汽管网流程示意图见图1。

图1 饱和蒸汽发电蒸汽管网流程示意图

210 t/h 转炉汽化炉主要参数：工作压力1.3～2.9 MPa，工作温度195～234 ℃，平均产汽量35 t/h，最大产汽量120 t/h。锅炉补给水为除盐水，除盐水pH=8～9.5，加氨前电导率＜2 μS/cm。

2250 热轧生产线加热炉（余热锅炉）主要参数：工作压力0.6～1.6 MPa，平均产汽量11.4 t/h，最大产汽量24.9 t/h。锅炉补给水为软化水，软化水pH=8.5；电导率，500 μS/cm；Cl-，25 mg/L；总硬度，2 mg/L；总碱度，3 mmol/L；总Fe，0.12 mg/L。

配套饱和蒸汽汽轮机组1 台，型号N12-1.0/220。主蒸汽质量：氢电导率≤0.3 μS/cm，Na+≤20 μg/kg。

2 案例分析

2021 年6 月1 日，热轧生产线反映外送蒸汽压力1.4 MPa，流量38.4 t/h，蒸汽放散，饱和蒸汽发电负荷9 MW，汽轮机不能加负荷。6 月2 日继续蒸汽放散，饱和蒸汽发电负荷7 MW，汽机不能加负荷，轴向位移-0.68 mm，已超过报警值，查汽轮机热力特性书表明，汽轮机通流部位大量积盐需要清洗。6月4日停机揭大盖检修。

2.1 饱和蒸汽发电汽轮机吊大盖通流部位状态检查

2021 年6 月5 日汽轮机大盖吊开，检查汽轮机主汽门滤网、转子内部状态。发现主汽门滤网内部有约1 mm 以上白色盐垢，汽轮机1、2、3 级叶片积盐相当严重，其中第2级叶片个别通道全部堵塞，末级未见明显积盐。主汽门滤网和叶片盐垢水溶性检查，基本上溶于水。

取汽轮机汽缸通流部位积盐进行分析。XRF分析见表1，化学分析见表2。

表1 积盐样XRF分析结果 %

表2 积盐样化学分析结果（除pH值外，其它单位：%）

2.2 饱和蒸汽发电汽轮机主蒸汽质量调查

2.2.1 饱和蒸汽发电主蒸汽日常检测

蒸汽检测没有安装在线检测仪表，现场也没有设置人工检测取样点。每天有检测凝结水pH 值和电导率。

2.2.2 饱和蒸汽发电主蒸汽质量检查

饱和蒸汽发电机组蒸汽来源是两个工序的余热蒸汽和一台20 t/h 煤气保安锅炉蒸汽。在停机检修时，组织对两个工序的饱和蒸汽质量进行检查。由于蒸汽没有取样装置，检查两个工序的外送蒸汽主管网上蒸汽疏水。饱和蒸汽疏水检测项目结果见表3。

表3 饱和蒸汽疏水检查项目结果

2.3 汽化炉、加热炉现场汽包水位控制和汽包放散阀调查

在对两个工序的余热蒸汽质量调查时，同时对转炉汽化炉和热轧线加热炉（余热锅炉）的汽包水位历史数据进行调查。转炉汽化炉汽包水位控制基本正常，运行中汽包放散阀基本无放散。热轧生产线加热炉水位控制高，2#、3#加热炉的水位一般运行～200 mm高水位，1#加热炉汽包水位因汽包给水自动控制调节阀故障从5 月21 日开始基本上处于满水状态。

同时热轧生产线加热炉汽包放散阀近期每天多次开启，饱和蒸汽总管压力在RH 炉从生产状态转到停止时，或用汽量少时压力会显著升高，热轧生产线加热炉会因母管压力升高而自动放散，放散阀开启时汽包水位急剧大幅波动，严重时水位从+200 mm突降至液位指示下限。

2.4 分析

2.4.1 汽轮机积盐主要来源

蒸汽的杂质来源是蒸汽的溶解携带和机械携带，蒸汽质量差主要是机械携带引起。蒸汽机械携带炉水造成蒸汽污染的程度与炉水的含盐量、锅炉负荷变化以及汽包水位等因素有关。饱和蒸汽携带的盐类物质主要是含钠的盐类。

2.4.2 汽轮机积盐状态主要原因是余热锅炉产生了严重的汽水共腾和过水现象

从汽轮机汽缸通流部位积盐状态与成分分析可以看出，汽轮机积盐非常严重，NaSO4占主要部分。根据钠化合物在水中的溶解度与温度的关系，硫酸钠在饱和蒸汽中，只有水滴携带的形态，说明饱和蒸汽水滴携带相当严重，从盐垢成分证明余热锅炉产生了严重的汽水共腾甚至过水现象。

从事故后的锅炉水位历史数据调查结果可看出，热轧生产线1#加热炉从5 月21 日开始长期处于满水状态，证明1#锅炉产生了过水现象。2#、3#加热炉的水位一般运行～200 mm 高水位，同时加热炉汽包放散阀每天多次开启，放散阀开启时汽包水位急剧波动，严重时水位从+200 mm 突降至液位指示下限以下，汽包液位严重偏离了控制设定值±0.0～+100 mm，汽包液位波动控制严重偏离了设定值±50 mm内。从水位历史记录证明，余热锅炉应该产生了严重的汽水共腾，甚至产生了水击现象。

热轧生产线6 月4 日蒸汽疏水pH 值=11.68，电导率3 215 μS/cm，接近监测的炉水指标，证明锅炉产生了过水现象。6 月6 日蒸汽疏水pH 值=11.28，电导率1 629 μS/cm，证明锅炉产生了严重的汽水共腾。

从热轧生产线加热炉补水水质可看出，加热炉补水水质为软化水，含盐率高，炉水电导率一般在4 000 μS/cm，蒸汽湿分与炉水含盐量有直接关系，炉水的高含盐量引起的机械携带对蒸汽质量影响大。同时，由于是全补水加热炉，排污损耗也相当大。

2.4.3 饱和蒸汽发电水汽质量监督失控

（1）一直以来没有班组对蒸汽进行取样分析，甚至连蒸汽取样点都没有设置。

（2）饱和发电汽轮机凝结水在对应蒸汽质量差时，可发现异常。

（3）饱和蒸汽20 t/h 保安煤气锅炉的给水是凝结水，在对应蒸汽质量差时，炉水水质可发现异常。

（4）热轧生产线1#加热炉运行参数监控中，水位自动调节阀故障时，水位监控报警和现场巡视可明显发现异常。

分析认为，热轧生产线对加热炉的监管不到位，饱和蒸汽发电蒸汽质量监督失控，保安锅炉水质监督也不到位。在各方监督均失控时不可避免造成大的停机损害事故。

3 整改措施

（1）冲洗饱和蒸汽发电站内过热炉。在过热炉内由于水滴的蒸发，Na2SO4、Na3PO4这两种盐类易变成饱和溶液而结晶析出。加之这两种盐类在过热蒸汽中溶解度很小，所以，过热炉内肯定有沉积物。在汽轮机检修期间对过热炉管进行在线冲洗。

（2）热轧生产线1#加热炉损坏的给水自动控制调节阀更换。

（3）建立有效协调机制，在蒸汽母管压力高时联系开外网，减少热轧生产线加热炉因压力高放散问题。

（4）热轧线加热炉汽包液位设置与控制应满足设备要求。

（5）转炉线汽化炉和热轧线加热炉炉水控制要满足设备规范，锅炉产生的蒸汽质量要满足发电要求。在完成检修开机后，运行班组每天取样化验转炉厂汽化炉和热轧线加热炉饱和蒸汽质量，同时对所属二级厂不定期进行抽检。抽检蒸汽化验结果见表4。

表4 转炉厂汽化炉和热轧线加热炉混合蒸汽疏水质量（抽检）

（6）新增取样点，后续计划新增在线化学监督仪表，以及时发现异常。

（7）发电凝结水计划返回热轧线加热炉，以彻底改善炉水水质。

4 结论

（1）饱和蒸汽发电汽轮机6 月4 日停机揭大盖后对主汽门滤网、汽轮机转子、叶片、隔板进行清洗，6 月9 日并网发电，汽轮机各运行参数正常。汽轮机负荷、主蒸汽压力、轮室压力、轴向位移揭盖清洗前后变化见表5。

表5 汽轮机负荷、主蒸汽压力，轮室压力、轴向位移前后变化

（2）饱和蒸汽发电汽轮机叶片通流部分积盐堵塞的主要原因是热轧生产线加热炉汽包满水产生过水冲击，汽包高水位、汽包放散阀动作水位急剧变化产生汽水共腾现象。

（3）饱和蒸汽发电的汽化炉、加热炉、保安锅炉、汽轮机凝汽器的水汽质量化学监督需要严格执行电力规范中化学监督的要求。