某公司一期“836”工程配套的800 kt/a硫磺制酸裝置于2005年3月一次投料試車成功，該裝置采用型號(hào)為AV80 -4的軸流風(fēng)機(jī)，位于干燥塔后（即塔后風(fēng)機(jī)），有4級(jí)動(dòng)葉片和5級(jí)可調(diào)式靜葉片，額定轉(zhuǎn)速3 950 r/min；有2臺(tái)中溫中壓、排汽壓力為0.6 MPa、功率6MW的B6 - 35/7型背壓式汽輪機(jī)，一臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)是與800kt/a硫磺制酸裝置配套建設(shè)的發(fā)電汽輪機(jī)。經(jīng)過(guò)半年的生產(chǎn)，裝置已能滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，硫酸產(chǎn)量超過(guò)設(shè)計(jì)值；但風(fēng)機(jī)和汽輪機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，現(xiàn)將故障分析和解決措施介紹如下。
1  汽輪機(jī)和風(fēng)機(jī)存在的故障
1.1  汽輪機(jī)
    風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行9個(gè)月后，在2005年12月設(shè)備大修中就發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的動(dòng)、靜葉片、葉輪、隔板、軸封及進(jìn)汽室噴嘴等部位大量結(jié)垢；進(jìn)汽室第一個(gè)調(diào)節(jié)汽閥所控制的噴嘴組中，有幾個(gè)噴嘴幾乎被水垢堵死，使得高8 mm的噴嘴通道僅剩1～2 mm；各級(jí)汽封損壞也很嚴(yán)重，損壞的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前汽封在現(xiàn)場(chǎng)已無(wú)法修復(fù)，只好將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)回制造廠處理。發(fā)電汽輪機(jī)于2005年3月初并網(wǎng)發(fā)電，運(yùn)行不到1個(gè)月，汽輪機(jī)的前幾級(jí)靜葉片就不同程度地形咸紅白色松散水垢。
1.2風(fēng)機(jī)
    設(shè)備大修中發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的動(dòng)靜葉片結(jié)滿了1層松散的黑色酸油泥垢，風(fēng)機(jī)風(fēng)量供應(yīng)不足，并呈日益下降的趨勢(shì)，致使硫酸產(chǎn)量日益下降、工藝指標(biāo)日益惡化，進(jìn)而引起焚硫爐溫度偏高、爐氣S0₂濃度高、氧硫比偏低、轉(zhuǎn)化器一段溫度高、轉(zhuǎn)化率下降等一系列問(wèn)題。按硫酸產(chǎn)量、S0²氣濃及轉(zhuǎn)化率核算，目前風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量約為3500m³／min；調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)量的靜葉角度已開(kāi)到1000（尚未全開(kāi)），若繼續(xù)開(kāi)大靜葉角度，風(fēng)機(jī)風(fēng)量也不會(huì)增加。汽輪機(jī)的調(diào)速汽門(mén)已全開(kāi)，汽輪機(jī)進(jìn)汽量不可能再增加（流量計(jì)導(dǎo)壓管多次被溶解在蒸汽中的白色顆粒狀結(jié)晶鹽類堵住，致使汽輪機(jī)進(jìn)汽流量無(wú)法確認(rèn)）。由風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)計(jì)值3911m³／min、升壓設(shè)計(jì)值50 kPa及汽輪機(jī)輸出功率設(shè)計(jì)值5 730 kW（近似認(rèn)為汽輪機(jī)輸出功率等于風(fēng)機(jī)軸功率）為基準(zhǔn)作計(jì)算，則風(fēng)機(jī)風(fēng)量3 500 m³／min、升壓33kPa時(shí)汽輪機(jī)實(shí)際輸出功率應(yīng)為3 400 kW，與此功率相對(duì)應(yīng)的汽輪機(jī)進(jìn)汽量約為40 t/h。而查汽輪機(jī)調(diào)速汽門(mén)特性圖可知，在汽輪機(jī)調(diào)速汽門(mén)開(kāi)到底的情況下，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量應(yīng)為71 t/h。目前，汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力已超過(guò)3.5 MPa。排汽壓力已由設(shè)計(jì)值0.6 MPa降到0.5 MPa;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速勉強(qiáng)維持在3 950 r/min。
2  故障原因分析
2.1  汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)垢
    汽輪機(jī)調(diào)速汽門(mén)全開(kāi)，汽輪機(jī)進(jìn)汽量為71 t/h時(shí)，輪室壓力的設(shè)計(jì)值為2. 05 MPa;汽輪機(jī)進(jìn)汽量為50 t/h時(shí)，輪室壓力的設(shè)計(jì)值為1.51 MPa。按汽輪機(jī)實(shí)際進(jìn)汽量40 t/h計(jì)算，汽輪機(jī)輪室壓力應(yīng)遠(yuǎn)低于2. 05 MPa。目前汽輪機(jī)的輪室壓力已經(jīng)達(dá)到2. 55 MPa，超過(guò)進(jìn)汽量71 t/h時(shí)輪室壓力設(shè)計(jì)值24%，超過(guò)進(jìn)汽量50 t/h時(shí)輪室壓力設(shè)計(jì)值69%。對(duì)于中溫中壓汽輪機(jī)，一般該值超過(guò)15%時(shí)即表明汽輪機(jī)葉片結(jié)垢嚴(yán)重，葉片結(jié)垢將會(huì)明顯減小汽輪機(jī)的通流面積、降低汽輪機(jī)輸出功率及效率，增加了軸向推力（推力軸承軸瓦溫度已由50℃增至61℃）和隔板彎曲應(yīng)力，易造成隔板變形，影響設(shè)備性能的發(fā)揮和危及設(shè)備安全運(yùn)行。而且，從汽輪機(jī)的排汽量看，其實(shí)際進(jìn)汽量遠(yuǎn)未達(dá)到71 t/h。分析認(rèn)為，汽輪機(jī)進(jìn)汽量減少的主要原因是汽輪機(jī)的動(dòng)、靜葉片、葉輪、隔板、軸封及進(jìn)汽室噴嘴等結(jié)垢，導(dǎo)致汽輪機(jī)通流面積減小。
2.2水垢成分
    設(shè)備大修期間，筆者曾取汽輪機(jī)通流面所結(jié)的少許水垢，經(jīng)少量生產(chǎn)工藝水溶解后，用pH試紙測(cè)得其pH值大于12，說(shuō)明水垢中成分以堿性鹽為主。2006年1月份對(duì)汽輪機(jī)通流面的結(jié)垢物咸分進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。
 
    根據(jù)分析，汽輪機(jī)通流面結(jié)垢物中磷酸鈉所占比例最大，磷酸鈉完全來(lái)自加進(jìn)爐水中防止鍋爐結(jié)垢的磷酸三鈉藥劑。結(jié)垢物中的鈣鎂離子主要來(lái)自磷酸裝置冷凝水。經(jīng)查閱分析記錄，2005年4月3-8日，公司300 kt/a磷酸裝置回收的冷凝水電導(dǎo)率、pH值合格，但硬度經(jīng)常超標(biāo)，最高時(shí)達(dá)到2. 02×10^-5 mol/L； 2005年1月初至3月初，公司100 kt/a磷酸裝置回收的冷凝水電導(dǎo)率、pH值合格，但硬度幾乎天天超標(biāo)，最高時(shí)達(dá)到3. 63×10。mol/L;均已超過(guò)國(guó)家給水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不大于2×10^-6mol/L的指標(biāo)。結(jié)垢物中的鐵離子可能是系統(tǒng)投運(yùn)初期設(shè)備和管道的腐蝕產(chǎn)物。
2.3  結(jié)垢原因分析
    2006年2月底，對(duì)800 kt/a硫酸裝置鍋爐水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，以P03 -為基準(zhǔn)測(cè)得鍋爐的飽和蒸汽濕度為2. 50%~5.25%，以Na+為基準(zhǔn)測(cè)得的飽和蒸汽濕度低于以P03'為基準(zhǔn)測(cè)得的飽和蒸汽濕度（兩數(shù)據(jù)均超過(guò)現(xiàn)代電站鍋爐蒸汽濕度指標(biāo)0. 01%~0.03%），原因可能是磷酸三鈉藥劑的加藥管分布不均勻，PO^3-₄集中于鍋筒中部。據(jù)檢查，800kt/a硫酸裝置鍋爐鍋筒內(nèi)的加藥管未按鍋筒長(zhǎng)度均勻分布；鍋筒頂部汽水分離器內(nèi)未配置高效金屬絲網(wǎng)除沫器，因此造成飽和蒸汽大量帶水。鍋爐大修前的高水位運(yùn)行更加劇了蒸汽的帶水，使汽輪機(jī)通流面在短期內(nèi)迅速結(jié)垢，直接造成汽輪機(jī)輸出功率不足。
    如果800 kt/a硫酸裝置鍋爐蒸汽濕度為0.01%～0.03%，爐水中p（P0^3-）為10 mg/L，鍋爐排污率為設(shè)計(jì)值2%時(shí)，若使飽和蒸汽的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，則鍋爐給水中的p(Na+)和p( Si0₂)則分別需達(dá)到0. 85～2.8 mg/L和1.33～4 mg/L。從目前減溫水使用情況看，當(dāng)每克鍋爐給水中的Na+或Si0₂增加0.03 μg時(shí)，每克蒸汽中的Na+或Si0，將增加0.001 p-g（過(guò)熱蒸汽采用減溫水進(jìn)行調(diào)溫）。
3處理措施
3.1  鍋爐的處理
    2臺(tái)鍋爐（第一臺(tái)為300 kt/a硫酸裝置鍋爐）每克飽和蒸汽中Na+含量低的時(shí)候只有0. 01～0.1 pog，甚至僅為0.001～0.01μg，高時(shí)達(dá)到0.1～1 μg；其含量絕大多數(shù)時(shí)間遠(yuǎn)高于鍋爐給水中的Na+含量，蒸汽中Na+含量波動(dòng)大的主要原因是未控制好鍋爐排污。連續(xù)排污應(yīng)以穩(wěn)定鍋爐水的含鹽量、排放鍋爐水表面的泡沫、懸浮物，從而達(dá)
到保持和控制鍋爐蒸汽的品質(zhì)為目的；連續(xù)排污閥開(kāi)度一般以鍋爐水品質(zhì)為控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。根據(jù)我公司鍋爐水品質(zhì)較好的實(shí)際情況，以飽和蒸汽中Na+或Si0，的含量為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)控較妥，控制指標(biāo)可按標(biāo)準(zhǔn)或略高于標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制，當(dāng)控制指標(biāo)高時(shí)開(kāi)大連排、低時(shí)關(guān)小連排，以保持蒸汽指標(biāo)和鍋爐水品質(zhì)基本穩(wěn)定。將連續(xù)排污閥由截止閥改為帶開(kāi)度指示的節(jié)流閥或電動(dòng)（氣動(dòng)）節(jié)流閥，以便于調(diào)節(jié)及遠(yuǎn)程操作控制。
    三門(mén)峽富通新能源銷售風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)設(shè)備。