Hvad forårsager aflejringer på vingerne i en WTE-turbine?

Belægninger på skovlene i en WTE-turbine stammer normalt fra urenheder i dampen: kedelvanddråber, der føres med ind i damptilførslen, silica, der transporteres i dampfasen, eller korrosionsprodukter, der frigives fra vand- og dampkredsløbet. Den korrigerende handling afhænger af, hvilket materiale der er til stede, og hvordan det er nået frem til skovlene. Rengøring genopretter strømningsvejen, men tilbagevendende belægninger tyder på, at forureningskilden eller transportmekanismen stadig er aktiv.

På et affaldsenergianlæg forbliver forbrændingsaske og røggas uden for turbinens normale dampvej. Affaldets sammensætning påvirker kedlens drift og varmeoverførende flader, men aske på fyringssiden fastslår ikke årsagen til belægninger i turbinen. En diagnose kræver dokumentation, der forbinder belægningen på skovlene med dampkemi, vandbehandling, udstyrets tilstand eller en driftshændelse.

Medrivning af kedelvand tilfører opløste salte

Mekanisk medrivning forekommer, når vanddråber slipper ud gennem kedlens dampudskilningssystem. Dråberne indeholder opløste og suspenderede stoffer fra kedelvandet. Når de kommer ind i overhedet damp og fordamper, efterlader de forurenende stoffer, som kan ophobes på ventiler, dyser og skovle.

Høj tromleniveau, skumdannelse, beskadigede separatorer og drift uden for separatorens tilsigtede belastningsområde øger alle risikoen for medrivning. Hurtige belastningsændringer kræver særlig opmærksomhed. Tromlens niveauudvidelse under et trykfald kan hæve det tilsyneladende vandniveau og forstyrre udskilningen, selv når de foregående målinger ved stabil drift så acceptable ud.

Et forhøjet indhold af opløste stoffer i kedelvandet fremmer medrivning under ugunstige forhold. Organisk forurening, herunder olie, der trænger ind i kondensatsystemet, kan fremme skumdannelse. Øget udblæsning kan reducere koncentrationen af opløste stoffer, men den reparerer ikke en beskadiget separator og fjerner ikke en kilde til olieindtrængning.

Natrium i en repræsentativ dampprøve er en nyttig indikator for forurening, fordi mange urenheder i kedelvandet indeholder natrium. En natriumstigning identificerer dog ikke i sig selv indtrængningspunktet. Sammenhold tidspunktet med tromleniveau, belastningsændringer, kedelvandets kemi og kondensatets kvalitet. Kortvarig forurening under opstart eller en belastningsforstyrrelse kan efterlade belægninger, selv om senere prøver igen viser normale værdier.

Silica opfører sig anderledes end medrivning af dråber

Silica kan komme ind i dampen både ved mekanisk medrivning og transport i dampfasen. Dens fordeling mellem kedelvand og damp ændres med trykket og vandkemien. Effektiv dråbeudskilning garanterer derfor ikke i sig selv, at dampens silicaindhold er tilstrækkeligt lavt.

Når dampen ekspanderer gennem turbinen, falder dens evne til at holde på silica, så silica aflejres på overflader længere nedstrøms. Hvilke trin der påvirkes, afhænger af indløbsforholdene og ekspansionsforløbet; det er ikke pålideligt at henføre alle silicaaflejringer til et bestemt turbinetrin. Silicarige belægninger er ofte hårde og vanskelige at fjerne alene med vand.

En lav natriumværdi i dampen dokumenterer derfor ikke, at silicaen er under kontrol. Silica i dampen kræver en særskilt måling, understøttet af registreringer af silica i kedelvandet og behandlingen af spædevandet. Hvis der anvendes et demineraliseringsanlæg, kan opbrugt filtermateriale, gennembrud eller problemer med regenereringen øge silica-belastningen, der føres ind i kredsløbet.

Fosfatholdige belægninger kræver en anden fortolkning. I en kedel med fosfatbehandling er fosfat i en turbinebelægning et stærkt tegn på, at kedelvand er blevet ført med ind i dampen. Øget dosering af kemikalier uden at undersøge medrivning kan øge mængden af materiale, der kan aflejres.

Belægningens sammensætning indsnævrer undersøgelsen

Farve og tekstur er nyttige til dokumentation af en belægning, men kan ikke identificere den pålideligt. Et mørkt lag kan indeholde jernoxider blandet med salte; en lys belægning kan indeholde silica eller flere vandbehandlingskemikalier. Fotografer overfladerne, og indsamle prøver, før der vaskes, blæses eller anvendes kemikalier.

Hold prøver fra forskellige trin og komponenter adskilt. Registrer trin, skovlside, radial position, belægningstykkelse, og om materialet er løst eller fastsiddende. Hvis alt blandes i én prøve, går stedinformationen tabt, og den kan ellers hjælpe med at skelne mellem forurening opstrøms og aflejring under ekspansionen.

Grundstofanalyse identificerer bestanddelene; analyse af mineralfaser hjælper med at fastslå, hvilke forbindelser der er til stede. Test af vandopløselighed bidrager også til valget af rengøringsmetode. Blandede belægninger kræver ofte mere end én analysemetode, især når opløselige salte binder hårdere silica- eller oxidpartikler sammen.

Spor forurening gennem vand- og dampkredsløbet

En lækage i kondensatoren kan tilføre urenheder fra kølevandet til kondensatet. Forurenet proceskondensat, der returneres til kredsløbet, udgør en anden mulig indtrængningsvej, når der eksporteres varme. De resulterende turbinebelægninger afhænger af forureningsstofferne, deres koncentration i kedlen, og hvordan de overføres til dampen.

Sammenlign prøver fra spædevand, kondensat, fødevand, kedelvand og damp ved turbineindløbet. En forringelse, der først viser sig i kondensatet, peger på en anden kilde end en forringelse, der kun forekommer i kedelvandet. Kemiregistreringer bør også omfatte ændringer i vandbehandlingen, unormalt behov for spædevand, opstartsperioder og enhver isolering af kondensatreturledninger.

Ved jernrige belægninger skal transport af korrosionsprodukter og den seneste driftshistorik undersøges. Eksponering under nedlukning, uhensigtsmæssig konservering og forstyrrelser under opstart kan frigive ophobede oxider. Større oxidpartikler kan også forårsage erosion, så en overflade med både belægninger og slagskader kan skyldes mere end én mekanisme.

Kontrollér prøvetagningssystemet, før et tilsyneladende rent dampresultat accepteres. Prøvetagningssted, udtagningsarrangement, ledningernes tilstand, køling og analysatorens reaktion påvirker, om en kortvarig forureningshændelse bliver registreret. En forsinket laboratorieprøve, der tages efter genoptagelse af stabil drift, kan ikke genskabe en tidligere hændelse med medrivning.

Skeln mellem belægninger og andre årsager til tab af ydeevne

Belægninger ændrer skovlprofilerne, øger overfladeruheden og begrænser dysepassagerne. Afhængigt af placering og omfang kan resultatet være lavere effektivitet, ændrede tryk i trinnene eller reduceret gennemstrømningskapacitet. Sammenlign tryk i trinnene og dampflow ved tilsvarende indløbsforhold, udløbstryk og belastning; en enkelt trykmåling er utilstrækkelig.

For en dampturbine, der driver engenerator med mærkeeffekter fra 1.5 MW til 400 MW, bør den elektriske effekt vurderes sammen med dampflow og termodynamiske forhold. Et effekttab alene kan ikke skelne mellem belægninger på skovlene, lavere indløbstemperatur, højere kondensortryk eller elektriske begrænsninger.

Vibrationer kræver samme grundighed. Ujævn aflejring kan forstyrre rotorens balance, men ændringer i opretning, lejeproblemer, berøring og skovlskader kan også forårsage vibrationer. Sammenhold vibrationstendenser med kemihændelser og ændringer i ydeevnen, og bekræft derefter den mekaniske tilstand ved inspektion. Løst materiale kan løsne sig, så en pludselig ændring i vibrationerne beviser ikke, at belægningerne er forsvundet.

Tilpas fjernelse og forebyggelse til den bekræftede mekanisme

Vælg rengøringsmetoder ud fra belægningsanalysen og turbinens fabrikantprocedure. Vandvask er egnet til visse opløselige salte, mens silicarige eller stærkt fastsiddende oxidbelægninger kan kræve en anden godkendt metode. Ukontrolleret abrasiv rengøring kan ændre skovlenes geometri eller overfladefinish; uegnede kemikalier kan angribe materialer eller blive fanget i sprækker.

Vurder grubetæring, revner og erosion under belægningen før rengøring. En skovl, der ser tilsmudset ud, kan også have korrosionsskader, som kræver reparation eller udskiftning. Onlinevask bør kun udføres, hvis turbinens konstruktion og driftsprocedure udtrykkeligt tillader det, med fastlagte grænser for vandtilførsel og dræning.

Korrigerende arbejde bør følge dokumentationen: reparer udskilningsudstyr ved mekanisk medrivning, stabiliser tromleniveauet under transienter, genopret silicafjernelsen, når gennembrud i behandlingen er bekræftet, eller isoler forureningskilden i kondensatet. Efter genstart skal repræsentativ dampkemi følges under opstart og belastningsændringer såvel som ved stabil drift. Inspicer de tidligere berørte trin igen ved næste egnede driftsstop for at fastslå, om aflejringen er aftaget eller er vendt tilbage.