Mi okozza a lerakódásokat egy WTE-turbina lapátjain?

A WTE-turbina lerakódásai általában a gőzben található szennyeződésekből erednek: a gőzellátásba jutó kazánvízcseppekből, a gőzfázisban szállított szilícium-dioxidból, illetve a víz- és gőzkörből felszabaduló korróziós termékekből. A szükséges korrekciós intézkedés attól függ, milyen anyag van jelen, és hogyan jutott el a lapátokhoz. A tisztítás helyreállítja az áramlási keresztmetszetet, de az ismétlődő lerakódások arra utalnak, hogy a szennyeződés forrása vagy szállítási mechanizmusa továbbra is aktív.

Egy hulladékból energiát előállító üzemben az égési hamu és a füstgáz a turbina szokásos gőzútvonalán kívül marad. A hulladék összetétele befolyásolja a kazán működését és a hőátadó felületeket, de a tűztér felőli oldalon megjelenő hamu nem bizonyítja a turbina elszennyeződésének okát. A diagnózishoz olyan bizonyítékra van szükség, amely összekapcsolja a lapátokon lévő lerakódást a gőz kémiájával, a vízkezeléssel, a berendezés állapotával vagy egy üzemviteli eseménnyel.

A kazánvíz áthordása oldott sókat juttat a gőzbe

Mechanikai áthordás akkor következik be, amikor vízcseppek jutnak át a kazán gőzleválasztó rendszerén. Ezek a cseppek a kazánvízből származó oldott és lebegő anyagokat tartalmaznak. A túlhevített gőzbe jutva elpárolognak, és szennyező anyagokat hagynak maguk után, amelyek a szelepeken, fúvókákon és lapátokon halmozódhatnak fel.

A magas dobvízszint, a habzás, a sérült leválasztóelemek, valamint a leválasztó tervezett terhelési tartományán kívüli üzem egyaránt növeli az áthordás valószínűségét. A gyors terhelésváltozások különös figyelmet érdemelnek. Nyomáscsökkentéskor a kazándob felduzzadása látszólagos vízszint-emelkedést és a leválasztás zavarának kialakulását okozhatja akkor is, ha az ezt megelőző, állandósult üzemi mérések elfogadhatónak tűntek.

A kazánvíz magas oldottanyag-tartalma kedvezőtlen körülmények között elősegíti az áthordást. A szerves szennyeződés – például ha olaj kerül a kondenzátumrendszerbe – habzást idézhet elő. A lefúvatás növelése csökkentheti az oldott anyagok koncentrációját, de nem javítja meg a sérült leválasztót, és nem szünteti meg az olaj bejutásának forrását.

A reprezentatív gőzmintában mért nátrium hasznos szennyeződésjelző, mivel sok kazánvíz-szennyező anyag tartalmaz nátriumot. A nátriumszint kiugró értéke azonban önmagában nem azonosítja a bejutás helyét. Vesse össze a kiugrás időpontját a dobvízszinttel, a terhelésváltozásokkal, a kazánvíz kémiájával és a kondenzátum minőségével. Az indítás vagy egy terhelési zavar során fellépő rövid idejű szennyeződés akkor is lerakódásokat okozhat, ha a későbbi minták ismét normál értékeket mutatnak.

A szilícium-dioxid másként viselkedik, mint a cseppáthordás

A szilícium-dioxid mechanikai áthordással és gőzfázisú transzporttal egyaránt a gőzbe kerülhet. Megoszlása a kazánvíz és a gőz között a nyomástól és a víz kémiájától függően változik. Ezért a hatékony cseppleválasztás önmagában nem garantálja, hogy a gőz szilícium-dioxid-tartalma kellően alacsony lesz.

Ahogy a gőz kitágul a turbinán keresztül, csökken a szilícium-dioxid visszatartására való képessége, így az anyag a későbbi felületeken rakódik le. Az érintett fokozatok a belépési feltételektől és a tágulás menetétől függenek; nem megbízható módszer minden szilícium-dioxid-lerakódást egy meghatározott turbinafokozathoz kötni. A szilícium-dioxidban gazdag lerakódások gyakran kemények, és pusztán vízzel nehezen távolíthatók el.

Az alacsony gőzbeli nátriumérték tehát nem bizonyítja, hogy a szilícium-dioxid szabályozása megfelelő. A gőz szilícium-dioxid-tartalmát külön kell mérni, a kazánvíz szilícium-dioxid-tartalmára és a pótvíz kezelésére vonatkozó nyilvántartásokkal alátámasztva. Demineralizáló egység használata esetén a kimerült töltet, az áttörés vagy a regenerálási problémák növelhetik a körfolyamatba jutó szilícium-dioxid mennyiségét.

A foszfáttartalmú lerakódásokat másként kell értelmezni. Foszfátkezelést alkalmazó kazán esetén a turbinalerakódásban kimutatott foszfát erősen alátámasztja, hogy kazánvíz került a gőzbe. A vegyszeradagolás növelése az áthordás kivizsgálása nélkül fokozhatja a lerakódásra rendelkezésre álló anyag mennyiségét.

A lerakódás összetétele szűkíti a vizsgálat körét

A szín és a textúra segít dokumentálni a lerakódást, de önmagában nem alkalmas a megbízható azonosítására. A sötét réteg vas-oxidokat és sókat egyaránt tartalmazhat; a világos lerakódásban szilícium-dioxid vagy többféle vízkezelő vegyület lehet. A felületeket mosás, szemcseszórás vagy vegyszeres kezelés előtt fényképezze le, és vegyen mintát.

A különböző fokozatokból és alkatrészekről származó mintákat tartsa elkülönítve. Jegyezze fel a fokozatot, a lapát oldalát, a sugárirányú helyzetet, a lerakódás vastagságát, valamint azt, hogy az anyag laza vagy tapadó. Ha mindent egyetlen mintába kever, elvesznek azok a helyadatok, amelyek segítenek megkülönböztetni a feljebb történt szennyeződést a tágulás közben kialakult lerakódástól.

Az elemanalízis az összetevőket azonosítja; az ásványfázis-elemzés segít meghatározni a jelen lévő vegyületeket. A vízoldhatósági vizsgálat a tisztítási módszer kiválasztását is segíti. A kevert lerakódások gyakran többféle analitikai módszert igényelnek, különösen akkor, ha az oldható sók keményebb szilícium-dioxid- vagy oxidrészecskéket kötnek össze.

A szennyeződés nyomon követése a víz- és gőzkörben

A kondenzátor szivárgása hűtővíz-szennyező anyagokat juttathat a kondenzátumba. A körfolyamatba visszavezetett szennyezett technológiai kondenzátum egy másik bejutási útvonalat jelent, ha hőt vezetnek el a rendszerből. A turbinalerakódások összetétele a szennyező anyagoktól, azok kazánbeli koncentrációjától és a gőzbe való átjutásuktól függ.

Hasonlítsa össze a pótvízből, a kondenzátumból, a tápvízből, a kazánvízből és a turbina belépő gőzéből vett mintákat. Ha a vízkémia először a kondenzátumban romlik, az más forrásra utal, mint ha a változás kizárólag a kazánvízben jelentkezik. A vízkémiai nyilvántartásokban a kezelési mód változásait, a rendellenes pótvízigényt, az indítási időszakokat és a kondenzátum-visszavezetés esetleges kizárását is rögzíteni kell.

A vasban gazdag lerakódások esetén vizsgálja meg a korróziós termékek szállítását és a közelmúlt üzemviteli előzményeit. A leállás alatti levegőnek való kitettség, a nem megfelelő konzerválás és az indítási zavarok felhalmozódott oxidok leválását okozhatják. A nagyobb oxidrészecskék eróziót is előidézhetnek, ezért a lerakódásokat és becsapódásos károsodást egyaránt mutató felület több mechanizmus eredménye lehet.

Mielőtt elfogadná a látszólag tiszta gőzre vonatkozó eredményt, ellenőrizze a mintavételi rendszert. A mintavételi hely, az elvételi kialakítás, a vezeték állapota, a hűtés és az analizátor válaszideje mind befolyásolja, hogy sikerül-e rögzíteni egy rövid szennyeződési eseményt. A stabil üzem helyreállása után levett, késleltetett laboratóriumi minta nem képes rekonstruálni a korábbi áthordási kiugrást.

Különítse el a szennyeződés tüneteit az egyéb teljesítményveszteségektől

A lerakódások megváltoztatják a lapátprofilokat, növelik a felületi érdességet és szűkítik a fúvókajáratokat. Helyüktől és súlyosságuktól függően csökkentik a hatásfokot, megváltoztatják a fokozatnyomásokat vagy mérséklik az átbocsátóképességet. A fokozatnyomást és a gőzáramot azonos belépési feltételek, kipufogónyomás és terhelés mellett hasonlítsa össze; egyetlen nyomásérték nem elegendő.

EgyGenerátort hajtó gőzturbinánál, amely 1.5 MW és 400 MW közötti névleges teljesítménnyel kapható, a villamos teljesítményt a gőzárammal és a termodinamikai feltételekkel együtt kell értékelni. A teljesítménycsökkenés önmagában nem tesz különbséget a lapátszennyeződés, az alacsonyabb belépő hőmérséklet, a magasabb kondenzátornyomás vagy a villamos korlátozások között.

A rezgéseket is hasonló körültekintéssel kell értékelni. Az egyenetlen lerakódás felboríthatja a rotor egyensúlyát, de a rezgést beállítási eltérések, csapágyproblémák, súrlódás és lapátsérülés is okozhatja. Vesse össze a rezgési trendeket a vízkémiai eseményekkel és a teljesítményváltozásokkal, majd ellenőrzéskor erősítse meg a mechanikai állapotot. A laza anyag leválhat, ezért a rezgés hirtelen megváltozása nem bizonyítja, hogy a szennyeződés megszűnt.

A megerősített mechanizmushoz igazítsa az eltávolítást és a megelőzést

A tisztítási módszert a lerakódás elemzése és a turbina gyártójának eljárása alapján válassza ki. A vízmosás egyes oldható sók esetén megfelelő, míg a szilícium-dioxidban gazdag vagy erősen tapadó oxidlerakódások más, jóváhagyott módszert igényelhetnek. Az ellenőrizetlen szemcseszórás megváltoztathatja a lapát geometriáját vagy felületi minőségét; a nem megfelelő vegyszerek megtámadhatják az anyagokat, vagy résekben maradhatnak.

Tisztítás előtt mérje fel a lerakódás alatti pontkorróziót, repedéseket és eróziót. A szennyezettnek tűnő lapáton olyan korróziós károsodás is lehet, amely javítást vagy cserét igényel. Online mosást csak akkor végezzen, ha azt a turbina kialakítása és üzemeltetési eljárása kifejezetten engedélyezi, és a víz bevezetésére, valamint elvezetésére vonatkozó korlátok egyértelműen meg vannak határozva.

A korrekciós munkákat a bizonyítékok alapján kell elvégezni: mechanikai áthordás esetén javítsa meg a leválasztó szerelvényeket, átmeneti üzemállapotokban stabilizálja a dobvízszintet, igazolt kezelési áttörés esetén állítsa helyre a szilícium-dioxid eltávolítását, vagy kondenzátumszennyeződés esetén különítse el a forrást. Újraindítás után a reprezentatív gőzkémiai értékeket az indítás és a terhelésváltozások során, valamint állandósult üzemben is kövesse nyomon. A következő megfelelő leálláskor vizsgálja meg újra az érintett fokozatokat annak megállapításához, hogy lassult-e a lerakódás, vagy ismét jelentkezett.