WTE 터빈 블레이드에 침적물이 생기는 원인은 무엇인가요?

WTE 터빈의 블레이드 침적물은 일반적으로 증기 내 불순물에서 비롯됩니다. 보일러수 방울이 증기 공급 계통으로 유입되거나, 실리카가 기상으로 이동하거나, 급수 및 증기 회로에서 방출된 부식 생성물이 원인일 수 있습니다. 적절한 시정 조치는 어떤 물질이 존재하는지, 그리고 그 물질이 블레이드까지 어떻게 이동했는지에 따라 달라집니다. 세척하면 유로를 복원할 수 있지만, 침적물이 반복적으로 발생한다면 오염원이나 이동 메커니즘이 여전히 작동 중임을 의미합니다.

폐기물 에너지화 플랜트에서는 연소재와 연도 가스가 터빈의 정상적인 증기 유로 밖에 있습니다. 폐기물 조성은 보일러 운전과 열전달 표면에 영향을 주지만, 화로 측의 재만으로 터빈 오염의 원인을 확정할 수는 없습니다. 원인을 진단하려면 블레이드 침적물을 증기 화학, 수처리, 설비 상태 또는 운전 이벤트와 연결하는 근거가 필요합니다.

보일러수 캐리오버로 용해 염류가 유입되는 경우

기계적 캐리오버는 물방울이 보일러의 증기 분리 시스템을 빠져나갈 때 발생합니다. 이 물방울에는 보일러수의 용해 및 부유 물질이 포함되어 있습니다. 물방울이 과열 증기로 유입되어 증발하면 오염 물질이 남아 밸브, 노즐 및 블레이드에 축적될 수 있습니다.

드럼 수위가 높거나, 포밍이 발생하거나, 분리기 부품이 손상되었거나, 분리기의 설계 부하 범위를 벗어나 운전하면 캐리오버 가능성이 커집니다. 급격한 부하 변화에도 특히 주의해야 합니다. 압력 저하 중 드럼 팽창으로 표시 수위가 상승하고 분리 상태가 흐트러질 수 있으며, 직전 정상상태의 측정값이 허용 범위였더라도 이런 현상이 발생할 수 있습니다.

보일러수의 용존 고형물 농도가 높으면 불리한 조건에서 캐리오버가 촉진됩니다. 응축수 계통으로 유입되는 오일을 포함한 유기 오염 물질은 포밍을 유발할 수 있습니다. 블로다운을 늘리면 용존 고형물 농도를 낮출 수 있지만, 손상된 분리기를 수리하거나 오일 유입원을 제거할 수는 없습니다.

대표 증기 시료에서 측정한 나트륨은 유용한 오염 지표입니다. 많은 보일러수 불순물에 나트륨이 포함되어 있기 때문입니다. 그러나 나트륨 농도의 급격한 상승만으로는 유입 지점을 파악할 수 없습니다. 농도 변화 시점을 드럼 수위, 부하 변화, 보일러수 화학 및 응축수 품질과 비교하십시오. 기동 중이나 부하 교란 시 잠깐 발생한 오염도 이후 시료가 정상으로 돌아온 뒤 침적물을 남길 수 있습니다.

실리카의 거동은 물방울 캐리오버와 다릅니다

실리카는 기계적 캐리오버와 기상 이동을 통해 증기로 유입될 수 있습니다. 보일러수와 증기 사이의 분배는 압력과 수질에 따라 달라집니다. 따라서 물방울을 효과적으로 분리하더라도 증기의 실리카 농도가 충분히 낮다고 보장할 수는 없습니다.

증기가 터빈 내부에서 팽창하면서 실리카를 유지할 수 있는 능력이 감소해 하류 표면에 침적될 수 있습니다. 영향을 받는 단은 입구 조건과 팽창 경로에 따라 달라지므로, 모든 실리카 침적물을 특정 터빈 단의 문제로 단정하는 것은 신뢰하기 어렵습니다. 실리카가 풍부한 침적물은 대체로 단단하며 물만으로 제거하기 어렵습니다.

따라서 증기의 나트륨 농도가 낮다고 해서 실리카 관리가 적절하다고 판단할 수는 없습니다. 증기 실리카를 별도로 측정하고, 보일러수 실리카와 보충수 처리 기록을 함께 확인해야 합니다. 탈염 설비를 사용하는 경우, 여재의 소진, 파과 또는 재생 문제로 사이클에 유입되는 실리카 부하가 증가할 수 있습니다.

인산염을 함유한 침적물은 다르게 해석해야 합니다. 인산염 처리를 사용하는 보일러에서 터빈 침적물에 인산염이 검출되면 보일러수가 증기로 이동했다는 강력한 근거가 됩니다. 캐리오버를 조사하지 않은 채 약품 주입량을 늘리면 침적될 수 있는 물질의 양이 증가할 수 있습니다.

침적물 조성으로 조사 범위를 좁힙니다

색과 질감은 침적물을 기록하는 데 도움이 되지만, 성분을 신뢰성 있게 판별하지는 못합니다. 어두운 층에는 염류가 섞인 산화철이 포함될 수 있고, 밝은 침적물에는 실리카나 여러 수처리 약품이 포함될 수 있습니다. 세척, 블라스팅 또는 약품 처리를 하기 전에 표면을 촬영하고 시료를 채취하십시오.

서로 다른 단과 부품에서 채취한 시료는 분리해 보관하십시오. 단, 블레이드 면, 반경 방향 위치, 침적물 두께, 물질이 쉽게 떨어지는지 또는 단단히 부착되어 있는지를 기록하십시오. 모든 시료를 하나로 합치면 상류 오염과 팽창 중 침적을 구분하는 데 도움이 되는 위치 정보가 사라집니다.

원소 분석은 구성 원소를 확인하고, 광물상 분석은 존재하는 화합물을 파악하는 데 도움이 됩니다. 수용성 시험은 세척 방법을 선택할 때도 유용합니다. 혼합 침적물에서는 용해성 염류가 단단한 실리카 또는 산화물 입자를 서로 결합하고 있는 경우가 있어, 둘 이상의 분석 방법이 필요한 경우가 많습니다.

급수 및 증기 회로에서 오염원을 추적합니다

복수기 누설은 냉각수 불순물을 응축수에 유입시킬 수 있습니다. 열을 외부로 공급하는 경우, 오염된 공정 응축수가 사이클로 회수되는 것 또한 유입 경로가 될 수 있습니다. 이로 인해 형성되는 터빈 침적물은 오염 물질의 종류와 보일러 내 농도, 그리고 증기로 이동하는 정도에 따라 달라집니다.

보충수, 응축수, 급수, 보일러수 및 터빈 입구 증기 시료를 비교하십시오. 응축수에서 먼저 수질이 악화되면 보일러수에만 국한된 경우와는 다른 오염원을 시사합니다. 수질 기록에는 처리 조건 변경, 비정상적인 보충수 요구량, 기동 기간, 응축수 회수 계통의 격리 여부도 포함해야 합니다.

철이 풍부한 침적물의 경우 부식 생성물의 이동과 최근 운전 이력을 조사하십시오. 정지 중 공기에 노출되거나, 부적절하게 보존되거나, 기동 중 교란이 발생하면 축적된 산화물이 방출될 수 있습니다. 더 큰 산화물 입자는 침식도 유발할 수 있으므로, 침적물과 충격 손상이 함께 관찰되는 표면에는 둘 이상의 메커니즘이 작용했을 수 있습니다.

증기 시료가 오염되지 않은 것으로 나타나더라도 결과를 신뢰하기 전에 시료 채취 시스템을 확인하십시오. 시료 채취 위치와 방식, 배관 상태, 냉각 및 분석기 응답은 짧은 오염 이벤트가 포착되는지에 영향을 줍니다. 정상 운전이 재개된 뒤 안정 상태에서 채취한 지연 실험실 시료로는 이전의 캐리오버 급증을 재구성할 수 없습니다.

오염 증상과 기타 성능 저하를 구분합니다

침적물은 블레이드 형상을 바꾸고 표면 거칠기를 높이며 노즐 통로를 좁힙니다. 위치와 심각도에 따라 효율 저하, 단 압력 변화 또는 증기 통과 용량 감소가 발생할 수 있습니다. 입구 조건, 배기 압력 및 부하가 동일한 조건에서 단 압력과 증기 유량을 비교해야 하며, 압력 측정값 하나만으로는 충분하지 않습니다.

정격 1.5 MW~400 MW 제품군의 발전기를 구동하는 증기 터빈의 경우, 증기 유량 및 열역학적 조건과 함께 전기 출력을 평가해야 합니다. 출력 저하만으로는 블레이드 오염, 입구 온도 저하, 복수기 압력 상승 또는 전기 계통의 제한을 구분할 수 없습니다.

진동도 같은 방식으로 신중하게 평가해야 합니다. 불균일한 침적은 로터 밸런스를 흐트러뜨릴 수 있지만, 정렬 변화, 베어링 문제, 접촉 및 블레이드 손상도 진동을 일으킵니다. 진동 추세를 수질 관련 이벤트 및 성능 변화와 대조한 다음, 점검 중 기계 상태를 확인하십시오. 느슨해진 물질이 떨어질 수 있으므로 진동의 급격한 변화만으로 오염이 해결되었다고 단정할 수 없습니다.

확인된 메커니즘에 맞춰 제거 및 예방 조치를 선택합니다

침적물 분석 결과와 터빈 제조업체의 절차에 따라 세척 방법을 선택하십시오. 물 세척은 일부 용해성 염류에 적합하지만, 실리카가 풍부하거나 산화물이 단단히 부착된 침적물에는 다른 승인된 방법이 필요할 수 있습니다. 통제되지 않은 연마 세척은 블레이드 형상이나 표면 마감을 바꿀 수 있으며, 부적절한 약품은 재료를 손상시키거나 틈새에 잔류할 수 있습니다.

세척 전에는 침적물 아래의 점식, 균열 및 침식을 평가하십시오. 오염된 것처럼 보이는 블레이드에 수리 또는 교체가 필요한 부식 손상이 있을 수도 있습니다. 온라인 세척은 터빈 설계 및 운전 절차에서 명시적으로 허용한 경우에만 실시해야 하며, 물 주입과 배수에 대한 제한 조건을 정해야 합니다.

시정 조치는 근거에 따라 시행해야 합니다. 기계적 캐리오버가 확인되면 분리기 하드웨어를 수리하고, 과도 상태에서 드럼 수위 변화를 안정화하며, 처리 파과가 확인되면 실리카 제거 기능을 복원하거나, 응축수 내 오염원을 차단하십시오. 재기동 후에는 정상 운전뿐만 아니라 기동 및 부하 변화 중에도 대표적인 증기 수질을 추적하십시오. 다음 적절한 정지 기간에 이전에 영향을 받은 단을 다시 검사하여 침적이 줄었는지 또는 재발했는지 확인하십시오.