CN1060352A - 汽轮机硅垢的清洗方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清洗汽轮机硅垢的方法和装 置，它利用含NaOH或KOH₄-13wt％的碱液，在合 适的温度下，使汽轮机转子和隔板上的以SiO₂为主 的硅垢部分溶解，利用其渗透能力，使未溶的硅垢疏 松，再利用清洗专用装置循环冲洗，将硅垢洗去或冲 掉，然后辅助以水冲和刮、刷的物理手段去除余下的 硅垢部分。经工业运用，硅垢的洗脱率在96％以上， 且所花时间短，经简单中和排放无污染，方法安全可 靠、简单、适用。

Description

本发明涉及汽轮机硅垢的清洗技术。具体地说，它涉及一种使用化学和物理手段清除汽轮机上硅垢的方法及用于该方法的装置。

汽轮机（透平）因各种原因结垢，是火电厂及动力厂常见的问题，当汽轮机结垢严重时，不仅会降低汽轮机的出力（降低发电出力），而且会产生严重的垢下腐蚀，严重时会使发电都困难。所以一当汽轮机结垢后，汽轮机洗垢将是一项很重要的工作。对于汽轮机结的一般盐垢（溶解性盐垢），可用降负荷蒸汽冲洗或停机蒸汽冲洗方法解决;但如果结的是硅垢（垢中SiO2含量有时可达85%以上），那是目前国内外动力厂非常讨厌的问题。目前国内清洗汽轮机硅垢的通用方法是用“人工打磨”或用“喷砂除垢法”解决。“人工打磨”工作量太大，往往要集中全厂职工参加，工期很长，且除垢率低，劳动强度大，除垢也不均匀。用“喷砂除垢法”不仅劳动强度大，环境污染严重，且除垢不均，对汽轮机金属机械磨损大，使汽轮机寿命缩短，而且喷砂后使叶片表面粗糙，今后结垢速增快。在国外，一般也采用上述物理方法清除机上硅垢，在德国也有使用空心玻璃微珠代替金钢砂喷砂除垢的（见《Power》杂志1980年第3期第66-68页）。在采用化学方式清洗汽轮机硅垢（或含硅复合垢）上，国外的文献报道不多，苏联专利Su419578只公开一种用水合肼和氨溶液冲洗汽轮机上氧化沉积物的方法。目前未见国内有完整的化学清洗汽轮机硅垢方法的报道。

本发明的目的在于提供一种用化学与物理结合的手段清洗汽轮机上的以SiO2为主的硅垢的方法及该方法的专用装置，用该方法和装置，既能大为降低劳动强度，也能有效清除掉汽轮机上的硅垢，并对汽轮机金属本体的腐蚀及机械破坏都很小。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括下述的方法和装置。

本发明用于清洗汽轮机硅垢的方法是：首先形成一种含氢氧化钠量为4-13wt%（重量比）的碱浴，然后将待洗汽轮机转子置于该碱浴中，对于汽轮机隔板则全浸于碱浴中，保持碱浴温度60-103℃，转动转子，使转子上整个叶片受热均匀，并受到碱煮。在高温或接近沸腾温度下，汽轮机转子或隔板硅垢中SiO2有部分溶解于碱液中，其化学反应式为：

2NaOH+SiO2＝Na2SiO3+H2O

碱虽只能使SiO2部分溶解，但碱液对SiO2为主的垢有良好的渗透能力，因而能使未溶的硅垢疏松，这点尤为重要。硅垢中的其它成分，有的也会与碱部分反应生成可溶物，进而强化垢的疏松，例如金属表面层（垢下）的锈蚀层，在碱作用下与NaOH反应生成铁酸钠和亚铁酸钠而使部分垢剥离或更为疏松，其反应式为：

Fe3O4+4NaOH＝2NaFeO2+Na2FO3+2H2O

当汽轮机转子、隔板上硅垢大部分脱落或疏松时，就可中止这种碱煮的化学清洗，从碱浴中吊出转子、隔板，再用压力水冲洗机上余下的业已松软的硅垢部分，硅垢与金属热胀冷缩不匀，极易在水的冲洗下脱落，洗脱率在90%以上。必要时，再配合物理的刮、刷工艺去掉机上经压力水冲洗后残余下来的硅垢。经上述清洗后，整个汽轮机转子和隔板上很少或几乎无硅垢残留，金属本体受到的腐蚀及磨损也很少，金属表面光泽度很好，光滑如初。

在上述的碱洗过程中，为了加强清洗碱液的循环，在汽轮机转子于碱浴中转动的同时，用循环泵将碱浴液打入转子上方从叶片两侧淋进，即保证汽轮机转子的受热均匀，又使汽轮机转子整个叶片受到碱液的有效清洗，也利于将已疏松的硅垢洗去或冲掉。

在上述的碱浴中，也可加入1-3wt%（重量比）的磷酸三钠，在垢中含钙、镁情况下，形成造渣作用，生成碱式磷酸钙、镁水渣。这样更利于硅垢的疏松脱落。

上述碱浴中的氢氧化钠最佳含量为8-11wt%。

上述碱浴的最佳清洗温度为85-103℃。

根据硅垢的不同厚度情况，汽轮机转子在上述碱浴中的化学清洗时间一般为18-36小时，隔板的化学清洗时间为18-30小时。

上述清洗碱浴中的氢氧化钠可由氢氧化钾取代。

本发明的专用于上述清洗方法的装置，包括盛液用的箱体和与之相配的盖罩，在箱体底部连接有其端部是伸入箱体内的蒸汽加热管，在箱体的纵向两侧配有带轴瓦的汽轮机转子转轴固定架，盖罩上开有蒸汽开口。当汽轮机转子的两端轴分别放在二个固定架的轴瓦上固定后，转子即可使之转动。

上述箱体一纵壁内上方接有与纵壁平行的喷淋总管，总管上连接有若干能与汽轮机转子各级叶片间间隙匹配的弧形喷管，喷管两侧开有喷水孔，喷水孔上可配装喷咀，所述专用装置配有循环水泵，水泵进口与箱体下部管道联通，水管出口与喷淋总管管道联通。当循环泵启动后，能使箱体内的液体循环，并冲洗置于箱体中的汽轮机转子和隔板，利于将硅垢从机上洗去或冲掉。

上述专用装置，还配有贮液箱，贮液箱与循环水泵的进口管道联通，贮液箱也可作配药箱、水箱用。

本发明经实践清洗汽轮机硅垢的工业运用，对以SiO2为主的硅垢有优异的清洗效果，洗脱率达90%以上，且所花时间不到两天，经简单中和排放无污染，方法安全可靠、简单，劳动强度小，更重要的是对汽轮机金属无损害，经各种指示片腐蚀试验表明，其腐蚀速率都很小，一般在0.02-0.04g/hm或更小，无晶间腐蚀，解决了喷砂除硅垢会严重缩短汽轮机寿命的问题。汽轮机清洗后，运行工况改善，而且热效率提高（发电量增加）。今后如推广本发明，每年仅以洗四台汽轮机硅垢，就可创经济效益100万元以上，对安全经济发供电有重要作用，具有较好的社会经济效益。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

图1为本发明专用清洗装置系统图

图2为蒸汽加热管位置图

图3为喷淋总管主视图

图4为图2的左视图

图5为喷管结构示意图

本发明的专用清洗装置（见图1），具有长方体的盛液箱体1和与之相匹的盖罩2;箱体1壁上安装有水位计3、温度计4、取样门5及给水管6;在箱体1底部连接有其端部是伸入箱体内的蒸汽加热管7.8（见图2），蒸汽加热管7.8外接蒸汽管9;在箱体1一纵向侧壁内上方接有与纵壁平行的喷淋总管10，总管10上连接（法兰连接）有多根弧形喷管11（见图3、4），喷管的实际弧形长度由所喷淋的转子叶片半径决定，喷管11的根数由所喷淋的汽轮机转子叶片级数确定，喷管11两侧直接开有若干喷水孔12（见图5），当清洗装置是用于大型汽轮机除垢时，喷管11两侧则直接焊接喷咀20，喷咀20与其喷管垂直;在水箱体1一旁设置一台循环泵13，泵13的进口经水管14与箱体1下部联通，泵13出口径水管15与喷淋总管10联通，泵13进口还经水管16与一贮液箱17联通（贮液箱可作配药箱、水箱用），水管14上还连接有排地沟管18;在长方体箱体1的纵向两侧各配置一个带轴瓦的汽轮机转子轴固定铁架，转子轴固定架的高度要使转子轴稳放在架上，盖罩2上开有蒸汽出口19。上述水管14、15、16和排地沟管18及蒸汽管9、给水管6上均设有阀门。

实施例1

6000kW汽轮机转子硅垢的清洗。

将结垢严重（厚度达1-3mm，若用水冲仅能去掉1-3级的部分硅垢，余下垢型坚硬，经分析，垢成分含SiO2  95±5%）的6000KW汽轮机转子吊入箱体1内，转子两端轴分别放在转子轴固定架上的轴瓦上固定，转子能转动，喷淋总管10上的弧形喷管11伸在转子各级叶片之间;打开给水管6和蒸汽管9上的阀门，向箱体1内供水、加热，边加热边转动转子，使转子在升温初受热均匀;缓慢向箱体内放入打碎的固体NaOH（工业纯，量先称好），边放边转动转子并适当搅拌碱液，在取样门取样测NaOH浓度，保证NaOH含量（重量比）为8-11wt%，在贮液箱内也配制相同浓度的碱液;然后盖上盖罩2，用蒸汽加热碱液，保持碱浴温度85-103℃，蒸汽加热系统的蒸汽压力一般以不超过12Kg/Cm的压力为宜，碱浴温度直接由蒸汽管9上的阀门开闭控制;转子在化学清洗过程中，一般应保证十分钟转动转子一次（或清洗十分钟转动转子三分钟），在转子间断性转动的同时，启动循环泵13，使碱液经水管15、喷淋总管10、喷管11喷冲在转子上方，从叶片两侧淋进，喷管11淋冲压力的控制是根据泵的扬程和泵的流量控制的，泵扬程一般选取范围为3-10Kg/Cm（0.3-1mPa），泵流量则是根据汽轮机的容量来选取的，即依据喷淋总管上喷管总横截面积选取，如5-10万KW汽轮机则选用30-50吨/小时的泵流量为宜;转子的间断性转动和碱液的泵抽作用，使整个清洗碱液处于循环状态，整个转子叶片由此得到良好的化学清洗;化学清洗26小时左右，转子叶片上硅垢已大部分除去，80%以上叶片现出金属光泽，此时关掉蒸汽阀，切断加热蒸汽，吊出转子用水冲至中性，再用压力水将余下的大部分松软了的硅垢冲掉;仍有未冲掉的，用砂布砂一下即可掉下，用布擦净则全部现出很好的金属光泽，叶片及转轴都是光滑如初，绝无喷砂后出现粗糙表面的现象，硅垢清除率大于96%。

实施例2

6000KW汽轮机定子隔板硅一铁混合垢的清洗

将化学清洗了的转子吊出箱体之后，可把待洗隔板（垢很厚，有的达2-3mm）吊入箱体内，全浸淹于碱液中，如碱浓度不够，补加NaOH（工业纯）至含量为8-11Wt%，也可排掉转子清洗碱液，重新配制相同浓度的碱液;除无转动问题外，采用与转子化学清洗相同的过程进行清洗，清洗时间20小时左右，垢呈块状脱落状态，此时关汽，吊出隔板，用压力水冲掉绝大部分垢，冲洗后，仍有未冲掉的，则结合刮、刷工艺去掉残余硅垢，隔板的硅-铁混合垢洗脱率大于98%，洗后金属表面光滑如初，还原了金属本色。

清洗后的碱液用小量酸中和至PH8左右，由排地沟管排放。

经各种指示片腐蚀试验表明，汽轮机转子和隔板用上述方法及装置清洗处理，其腐蚀速率都很小，一般在0.02-0.04g/hm或更小。汽轮机清洗后工作运行，与清洗前相比，在所带负荷和进汽压力相同情况下，汽轮机监视段压力从0.78-0.80MPa下降至0.63-0.66MPa，真空度从670mmHg上升到680mmHg，进汽温度从435℃下降到427℃-430℃，排汽温度从45℃-46℃下降到42℃-44℃的情况下，凝汽器端差由8.3℃降至6℃，汽轮机满带6000千瓦的负荷，说明汽轮机清洗后运行工况改善，而且热效率提高。

上述二个实施例中，为了加强化学清洗的效果，也可在NaOH的碱液中加入1-3wt%的磷酸三钠，对垢中钙、镁，形成一定的造渣作用，利于硅垢的脱落疏松。上述二个实施例中，碱液中的NaOH也可由KOH取代，只是KOH售价比NaOH高，取代后会增加其清洗成本。

由于汽轮机发电额量和参数型号多，有发电额小的小汽轮机，也有大的蒸汽轮机，且各待洗汽轮机的硅垢厚度和成分又有所差异，所以化学清洗的碱浓度、碱浴温度，以至化学清洗的时间在具体的实例中都有所不同。一般说来，碱液中NaOH浓度4-13wt%，碱浴温度60-103℃范围，转子清洗时间18-36小时，隔板保持18-30小时，都能达到化学清洗的效果;若碱浴保持NaOH浓度为8-11wt%，温度为85-103℃，则有更为理想的化学清洗效果，转子硅垢绝大部分脱落、疏松，定子隔板的硅垢或硅-铁混合垢大面积成块状脱落，未脱落的，几乎全疏松，未脱的经简单的水冲和刮、刷，很快就被除掉。此发明对所有汽轮机硅垢的清洗都适用。

Claims (10)

1、一种汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于形成一种含氢氧化钠量为4-13wt%(重量比)的碱浴；再将待洗汽轮机转子置于该碱浴中，对于待洗汽轮机隔板则全浸于碱浴中，保持碱浴温度为60-103℃，转动转子；汽轮机转子、隔板上硅垢大部分脱落或疏松时，吊出转子、隔板，再用压力水冲洗机上余下的已松软了的硅垢；必要时，再实施物理的刮、刷工艺去掉机上残余硅垢。

2、如权利要求1所述汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于在汽轮机转子在碱浴中转动的同时，用泵将碱液打入转子上方，从转子叶片两侧淋进，对未浸在洗液中叶片部分进行冲洗。

3、如权利要求1所述汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于碱液中可加入1-3wt%（重量比）的磷酸三钠。

4、如权利要求1所述汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于碱浴中的氢氧化钠最佳含量为8-11wt%（重量比）。

5、如权利要求1所述汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于碱浴的最佳温度为85-103℃。

6、如权利要求1所述汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于汽轮机转子在碱浴中的清洗时间为18-30小时，汽轮机隔板在碱液中的清洗时间为18-30小时。

7、如权利要求1所述汽轮机硅垢的清洗方法，其特征在于碱浴中的氢氧化钠可由氢氧化钾取代。

8、一种权利要求1所述方法的专用清洗装置，包括盛液的箱体和与其相配的盖罩，其特征在于箱体底部连接有其端部是伸入箱体内的蒸汽加热管，在箱体纵向两侧配有带轴瓦的汽轮机转子轴固定架，所述盖罩上开有蒸汽出口。

9、如权利要求8所述专用清洗装置，其特征在于箱体一纵向侧壁内上方接有与纵壁平行的喷淋总管，喷淋总管上连接有若干能与汽轮机转子各级叶片间间隙匹配的弧形喷管，喷管两侧开有喷水孔，喷水孔上可配装喷咀，所述专用装置配有循环水泵，水泵进口与箱体下部管道联通，水泵出口与喷淋总管管道联通。

10、如权利要求9所述专用清洗装置，其特征在于所述专用装置还配有贮液箱，贮液箱也与循环水泵的进口管道联通。

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