1设备概述内蒙古中天合创化工分公司汽机装置的2#汽轮机采用上海电气集团股份有限公司生产的CCZK135-11.8/1.8/0.9型汽轮机，为超高压、单轴、直接空冷、具有两级可调整抽汽式汽轮机。发电机由山东济南发电设备有限公司生产，型号为W×21Z-073LLT，额定功率135 MW，最大功率150 MW。2#汽轮机于2016年10月投入运行。2021年1月起发现2#汽轮机存在纯凝工况下带负荷能力不足的情况，并随时间的推移情况越来越严重，经分析判断该情况可能是机组通流部分结垢所致。2#汽轮机暂不具备揭缸大修的条件，因此制定母管制机组在线清洗方案，利用低过热度蒸汽，在机组开机冲转过程对机组通流部分盐垢进行在线清洗，并于11月8日2#汽轮机开机过程中付诸实施，取得了显著效果。2结垢机理及判断2.1结垢机理锅炉来过热蒸汽中常含有气体杂质和非气体杂质，蒸汽中的非气体杂质包括Na+、SiO2、Ca+等盐类及金属氧化物等，称为蒸汽含盐。蒸汽中的盐类形态主要有两种，一种是溶解在蒸汽中的硅酸和各种钠化合物；另一种是固体微粒钠盐和铁的氧化物。实际情况下，过热蒸汽中的大部分杂质为第一种形态，第二种形态的量较少[1]。过热蒸汽溶解盐分的能力由蒸汽的参数（压力、温度）决定，参数越高的过热蒸汽溶解盐分的能力越强，相反则越低。高参数的蒸汽在汽轮机中不断做功导致参数降低，蒸汽中原本溶解的钠化合物、硅酸等盐分的溶解度减小，析出并附着在叶片表面形成积盐，叶片工况迅速恶化[2]。2.2结垢判断2#汽轮机纯凝工况下带负荷能力随着时间的延长而不断降低，二抽抽汽口监视段压力异常升高。2#汽轮机纯凝工况参数如表1所示。前期锅炉来过热蒸汽分析化验中的Na+、SiO2含量均超过机组蒸汽品质控制指标要求。2#汽轮机纯凝工况蒸汽品质如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.015.T001表12#汽轮机纯凝工况参数项目2017年4月15日（性能试验测）2019年1月28日电负荷/MW135124二抽监视段压力/MPa0.8681.05110.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.015.T002表22#汽轮机纯凝工况蒸汽品质项目过热蒸汽2021年（均值）过热蒸汽控制指标Na+/(μg/L)115SiO2/(μg/L)1410综合上述现象推断，2#汽轮机低压级通流部分积盐速率逐步加快，在叶片上形成了以NaCl、NaOH、SiO2（硅酸以SiO2的形式从蒸汽中析出）等为主要成分的盐垢[3]，使低压级做功蒸汽流通不畅，二抽抽汽口压力上升。3结垢危害汽轮机结垢会使机组动静叶片表面粗糙，叶片通道变窄，机组通流面积减少，造成机组做功能力下降及热损失增大。根据装置2#汽轮机纯凝工况试验情况分析统计，2021年1月至4月，二抽抽汽口压力整定为1.05 MPa，机组纯凝工下的带负荷能力由124 MW降至114 MW。此外，机组结垢也会造成转子轴向推力增大，导致推力轴承过载而诱发事故，若机组自动主汽门、高压调门结垢，可能造成阀门卡涩，在需紧急停车时不能快速动作，造成机组超速事故（2#汽轮机在11月8日停运时出现预启阀卡涩，2#自动主汽门未关闭到位的情况）。4在线清洗原理和方法4.1在线清洗原理根据厂家提供的2#汽轮机热力特性数据表，夏季纯凝工况下以额定参数开机冲转时，从低压缸第6级开始已经形成湿热蒸汽。2#汽轮机各级设计参数图表3所示。第6级级前压力0.22 MPa对应的饱和温度为123.3 ℃，如果将进汽参数中的温度降低，维持压力不变，机组中出现湿热蒸汽的级列将大大提前。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.015.T003表32#汽轮机各级设计参数级别低压第1级低压第2级低压第3级低压第4级低压第5级低压第6级低压第7级低压第8级低压第9级级前温度/℃223.0199.4173.8147.0134.1122.9111.297.678.3级前压力/MPa0.890.710.550.410.300.220.150.090.042#汽轮机在线清洗主要利用钠盐在湿热蒸汽中溶解度较大的特点，将汽轮机进汽温度降低至稍高于其进汽压力所对应的饱和温度，形成低过热度蒸汽，在机组低转速做功的过程中，过热蒸汽做功至低压级时形成湿热蒸汽，覆盖低压缸所有级列，冲刷结垢叶片，将盐垢溶解，累积钠盐被湿蒸汽中的凝结水带走以清除，溶于水的钠化合物被冲掉后，不溶于水的SiO2结垢层被除去，从而达到将盐垢彻底溶解和清洗的目的[4]。4.2在线清洗可行性验证汽机厂房18米层2#汽轮机进汽电动隔离门至2#汽轮机5米层自动主汽门处的管线长度约为68 m，考虑蒸汽的升压速率较快，结合前期的开车经验，该段管线用于小流量蒸汽具有足够的冷却量，可以作为2#机在线清洗阶段调整蒸汽温度的蒸汽冷却段。查询相关设计图纸，2#汽轮机进汽电动门旁路阀管径为Φ32，全开情况下可以提供约1.27~2.54 t/h的蒸汽流量，可利用焓降约为327.1万~654.2万kJ/h[5]（查询DCS系统中2#、3#汽轮机进汽流量历史曲线，机组转速为2 400 r/min时蒸汽量约1.6 t/h，焓降为507.4万kJ/h）。基本判定当2#汽轮机进汽电动门旁路阀全开时可以将机组冲转至600 r/min左右，2#汽轮机具备在线清洗的可行性。4.3在线清洗方法利用11月8日2#汽轮机停机小修的机会，进汽管线自然冷却至进汽压力对应的饱和温度以下，利用温度较低的进汽管道维持旁路管线来小流量蒸汽温度至规定范围，以形成低过热度的蒸汽；结合钠盐在湿热蒸汽中溶解度较大的特点，以旁路来小流量蒸汽对机组进行低转速（设定清洗转速为600 r/min）在线清洗，从而使得机组低压级叶片上结垢部分溶解在做功蒸汽中，并被做功蒸汽冲刷带走，最终达到汽轮机在线清洗的目的。5在线清洗过程5.1在线清洗原则为了确保2#汽轮机在线清洗过程安全、有效、可控，结合相关资料特制定在线清洗原则性规定如下：（1）2#汽轮机停机后，待高压缸上半金属温度冷却至≤310 ℃时，对进汽管线进行暖管，暖管过程控制管线升压速率快于升温速率。（2）考虑机组主蒸汽母管至机组进汽管线隔离门有微漏情况，要求进汽管线停机冷却时，关闭电动主汽门后疏水阀，防止流动蒸汽加热进汽管线。（3）本次在线清洗属于温态启动，为了确保机组安全，要求机组进汽温度比高中压内缸上半金属温度高50 ℃。（4）确保冲转时2#汽轮机进汽温度具有30 ℃过热度。（5）为了确保冲转过程中机组通流部分具有足够的蒸汽流量，冲转开始后要求2#汽轮机高压导汽管疏水集块全关，其余本体及抽汽管道疏水全开。（6）在线清洗过程中，做好凝结水的取样及分析记录工作。（7）在线清洗开始后，进汽管线温度达到400 ℃时，在线清洗完成。5.2在线清洗实施2#汽轮机主蒸汽系统如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.015.F001图12#汽轮机主蒸汽系统（1）11月8日17：00，清洗前，全开2#汽轮机进汽电动主汽门（左、右），进汽管道参数为（测点1、测点2）压力0，温度264.2 ℃，机组高中压缸上半金属温度（测点3）为297.7 ℃。（2）11月8日17：40至5月8日18：23，利用18米层1#、2#主蒸汽母管至2#机进汽电动门旁路阀（旁11、旁12、旁21、旁22），对2#汽轮机自动主汽门前进汽管道进行憋压暖管操作，并利用电动主汽门后疏水阀（疏1、疏2）控制暖管时的蒸汽的升温升压速度。（3）11月8日18：23，自动主汽门前主汽压力为10.8 MPa，主汽温度为348.125 ℃，进汽管道暖管完成，具备在线清洗条件。（10.8 MPa对应饱和温度317 ℃，此时蒸汽过热度31 ℃）。（4）11月8日18：23，2#汽轮机在线清洗开始：设置目标转速600 r/min，升速率200 r/min，开始在线清洗，冲洗过程中密切关注机组轴向位移、轴承振动、推力瓦温度、轴瓦温度、回油温度等指标是否在规定范围内。（5）11月8日18：45，清洗完成。此时主汽压力12.496 MPa，主汽温度400 ℃，2#汽轮机转速600 r/min。（6）清洗完成后，设置目标转速2 400 r/min，进行中速暖机，观察机组参数是否正常，如正常则2#汽轮机按照温态开机步骤进行后续操作。5.3在线清洗效果2#汽轮机在线清洗前后凝结水水质情况如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.015.T004表42#汽轮机在线清洗前后凝结水水质情况项目过热蒸汽凝结水11月5日（均值）11月6日（清洗前）11月8日（清洗中）11月9日（清洗后）11月13日（清洗后）电导/(μs/cm)—145454535422—Na+/(μg/L)41211 85015 10011 41013 7757616磷酸根/(mg/L)—0.841.392.092.282.280.09—SiO2/(μg/L)5.010.17 080.07 126.07 256.06 990.050.08.0由表4可知，在线清洗前，2#汽轮机进汽中Na+浓度为4 μg/L，SiO2浓度为5 μg/L；在线清洗过程中，Na+浓度最高达15 100 μg/L，SiO2浓度最高达7 256 μg/L；清洗完成后，凝结水中Na+浓度为16 μg/L，SiO2浓度为8 μg/L。机组中大量的积垢被清洗掉，达到清洗要求。清洗前2#汽轮机纯凝工况仅能维持114 MW负荷；清洗洗完成后，2#汽轮机纯凝工况下最高可带143 MW负荷，后期平均每月可多发电量144×105 kWh，折合净利润360万/月。6结语2#汽轮机在线清洗完成后，纯凝工况下带负荷能力得到极大改善，在保证机组安全、经济、稳定运行的同时，本次2#汽轮机在线清洗的成功实践为后期类似工作的开展提供了可参照性的依据。