Điều gì gây ra cặn bám trên cánh tuabin WTE?

Cặn bám trên cánh tuabin trong nhà máy đốt rác phát điện (WTE) thường bắt nguồn từ tạp chất trong hơi nước: các giọt nước lò hơi bị cuốn theo vào đường cấp hơi, silica được vận chuyển ở pha hơi hoặc các sản phẩm ăn mòn thoát ra từ mạch nước và hơi. Biện pháp khắc phục phụ thuộc vào loại vật chất hiện diện và cách chúng đi đến các cánh tuabin. Làm sạch giúp khôi phục đường dẫn dòng chảy, nhưng cặn tái xuất hiện cho thấy nguồn nhiễm bẩn hoặc cơ chế vận chuyển vẫn còn hoạt động.

Trong nhà máy đốt rác phát điện, tro cháy và khí thải nằm ngoài đường đi thông thường của hơi nước qua tuabin. Thành phần rác thải ảnh hưởng đến vận hành lò hơi và các bề mặt truyền nhiệt, nhưng tro ở phía buồng đốt không đủ để xác định nguyên nhân cáu bẩn tuabin. Việc chẩn đoán cần có bằng chứng liên kết cặn trên cánh tuabin với hóa học hơi nước, xử lý nước, tình trạng thiết bị hoặc một sự kiện vận hành.

Nước lò hơi bị cuốn theo đưa muối hòa tan vào hơi

Hiện tượng cuốn theo cơ học xảy ra khi các giọt nước thoát khỏi hệ thống tách hơi của lò hơi. Những giọt này chứa vật chất hòa tan và lơ lửng trong nước lò. Khi đi vào hơi quá nhiệt và bay hơi, chúng để lại tạp chất có thể tích tụ trên van, vòi phun và cánh tuabin.

Mực nước bao hơi cao, hiện tượng tạo bọt, các bộ phận tách bị hư hỏng và vận hành ngoài phạm vi tải thiết kế của bộ tách đều làm tăng nguy cơ cuốn theo. Cần đặc biệt lưu ý đến những thay đổi tải nhanh. Hiện tượng dâng mực nước bao hơi khi giảm áp có thể làm mực nước biểu kiến tăng và gây xáo trộn quá trình tách, ngay cả khi các số liệu ở trạng thái ổn định trước đó có vẻ đạt yêu cầu.

Tổng lượng chất rắn hòa tan trong nước lò hơi cao thúc đẩy hiện tượng cuốn theo trong điều kiện bất lợi. Tạp nhiễm hữu cơ, bao gồm dầu xâm nhập vào hệ thống nước ngưng, có thể làm tăng tạo bọt. Tăng xả đáy có thể giảm nồng độ chất rắn hòa tan, nhưng không thể sửa chữa bộ tách bị hỏng hoặc loại bỏ nguồn dầu xâm nhập.

Natri trong mẫu hơi đại diện là chỉ báo hữu ích về tình trạng nhiễm bẩn, vì nhiều tạp chất trong nước lò hơi có chứa natri. Tuy nhiên, chỉ riêng sự tăng bất thường của natri không xác định được điểm xâm nhập. Hãy đối chiếu thời điểm này với mực nước bao hơi, các đợt tăng tải, hóa học nước lò và chất lượng nước ngưng. Tình trạng nhiễm bẩn ngắn trong quá trình khởi động hoặc khi tải biến động có thể để lại cặn, dù các mẫu lấy sau đó trở lại bình thường.

Silica có cơ chế khác với hiện tượng cuốn theo giọt nước

Silica có thể đi vào hơi thông qua cả hiện tượng cuốn theo cơ học lẫn vận chuyển ở pha hơi. Sự phân bố của silica giữa nước lò hơi và hơi nước thay đổi theo áp suất và hóa học nước. Vì vậy, việc tách giọt hiệu quả tự nó không đảm bảo hàm lượng silica trong hơi đủ thấp.

Khi hơi giãn nở qua tuabin, khả năng giữ silica của hơi giảm, khiến silica lắng đọng trên các bề mặt ở phía sau. Các tầng bị ảnh hưởng phụ thuộc vào điều kiện đầu vào và quá trình giãn nở; việc quy mọi cặn silica cho một tầng tuabin cố định là không đáng tin cậy. Cặn giàu silica thường cứng và khó loại bỏ chỉ bằng nước.

Do đó, chỉ số natri thấp trong hơi không chứng minh rằng việc kiểm soát silica đạt yêu cầu. Cần đo riêng silica trong hơi, đồng thời tham khảo dữ liệu silica trong nước lò và hồ sơ xử lý nước bổ sung. Nếu sử dụng thiết bị khử khoáng, vật liệu lọc đã cạn kiệt, hiện tượng rò lọt hoặc sự cố tái sinh có thể làm tăng lượng silica đi vào chu trình.

Cặn chứa phosphate cần được diễn giải theo cách khác. Trong lò hơi sử dụng xử lý bằng phosphate, phosphate trong cặn tuabin là bằng chứng mạnh cho thấy nước lò hơi đã bị cuốn vào hơi. Tăng liều hóa chất mà không điều tra hiện tượng cuốn theo có thể làm tăng lượng vật chất có khả năng lắng đọng.

Thành phần cặn giúp thu hẹp phạm vi điều tra

Màu sắc và kết cấu giúp ghi nhận đặc điểm của cặn, nhưng không thể xác định thành phần một cách đáng tin cậy. Lớp cặn sẫm màu có thể chứa oxit sắt trộn với muối; cặn màu nhạt có thể chứa silica hoặc một số hợp chất xử lý nước. Hãy chụp ảnh bề mặt và lấy mẫu trước khi rửa, phun hạt hoặc dùng hóa chất.

Giữ riêng mẫu lấy từ các tầng và bộ phận khác nhau. Ghi lại tầng, mặt cánh, vị trí hướng tâm, độ dày cặn và tình trạng vật liệu lỏng hay bám chắc. Trộn tất cả thành một mẫu sẽ làm mất thông tin về vị trí, vốn hữu ích để phân biệt nhiễm bẩn từ phía trước với sự lắng đọng trong quá trình giãn nở.

Phân tích nguyên tố xác định các thành phần; phân tích pha khoáng giúp xác định các hợp chất hiện diện. Thử nghiệm độ hòa tan trong nước cũng hỗ trợ lựa chọn phương pháp làm sạch. Cặn hỗn hợp thường cần nhiều hơn một phương pháp phân tích, đặc biệt khi muối hòa tan kết dính các hạt silica hoặc oxit cứng hơn.

Truy tìm nhiễm bẩn trong mạch nước và hơi

Rò rỉ bình ngưng có thể đưa tạp chất trong nước làm mát vào nước ngưng. Nước ngưng quy trình bị nhiễm bẩn và hồi lưu vào chu trình là một con đường khác có thể xảy ra tại các vị trí xuất nhiệt. Cặn tuabin hình thành phụ thuộc vào chất gây nhiễm bẩn, nồng độ của chúng trong lò hơi và mức độ chúng chuyển vào hơi.

So sánh mẫu nước bổ sung, nước ngưng, nước cấp, nước lò hơi và hơi tại đầu vào tuabin. Sự suy giảm chất lượng xuất hiện đầu tiên trong nước ngưng gợi ý một nguồn khác với sự suy giảm chỉ xảy ra trong nước lò hơi. Hồ sơ hóa học cũng cần bao gồm các thay đổi về xử lý nước, nhu cầu nước bổ sung bất thường, giai đoạn khởi động và mọi trường hợp cô lập đường hồi lưu nước ngưng.

Đối với cặn giàu sắt, hãy kiểm tra sự vận chuyển sản phẩm ăn mòn và lịch sử vận hành gần đây. Tiếp xúc với không khí khi dừng máy, bảo quản không phù hợp và xáo trộn lúc khởi động có thể giải phóng oxit tích tụ. Các hạt oxit lớn hơn cũng có thể gây xói mòn, do đó bề mặt vừa có cặn vừa có hư hại do va đập có thể phản ánh nhiều hơn một cơ chế.

Hãy kiểm tra hệ thống lấy mẫu trước khi chấp nhận kết quả hơi có vẻ sạch. Vị trí lấy mẫu, cách bố trí đường trích mẫu, tình trạng đường ống, quá trình làm mát và đáp ứng của thiết bị phân tích đều ảnh hưởng đến khả năng ghi nhận một sự kiện nhiễm bẩn ngắn. Mẫu phòng thí nghiệm được lấy muộn sau khi vận hành ổn định trở lại không thể tái hiện một đợt cuốn theo trước đó.

Phân biệt triệu chứng cáu bẩn với các dạng suy giảm hiệu suất khác

Cặn làm thay đổi biên dạng cánh, tăng độ nhám bề mặt và hạn chế dòng chảy qua các đường dẫn vòi phun. Tùy vị trí và mức độ nghiêm trọng, hệ quả có thể là giảm hiệu suất, thay đổi áp suất tầng hoặc giảm khả năng thông hơi. Hãy so sánh áp suất tầng và lưu lượng hơi ở cùng điều kiện đầu vào, áp suất khí thải và tải; một số đo áp suất riêng lẻ là chưa đủ.

Đối với tuabin hơi dẫn độngMáy phát điện, có các mức công suất từ 1.5 MW đến 400 MW, cần đánh giá công suất điện cùng với lưu lượng hơi và các điều kiện nhiệt động. Chỉ riêng mức suy giảm công suất không thể phân biệt hiện tượng cáu bẩn cánh tuabin với nhiệt độ đầu vào giảm, áp suất bình ngưng tăng hoặc các giới hạn về điện.

Cần đánh giá độ rung với mức độ thận trọng tương tự. Cặn lắng không đồng đều có thể làm mất cân bằng rôto, nhưng thay đổi độ đồng tâm, sự cố ổ trục, cọ xát và hư hại cánh cũng gây rung. Đối chiếu xu hướng rung với các sự kiện về hóa học và thay đổi hiệu suất, sau đó xác nhận tình trạng cơ khí trong quá trình kiểm tra. Vật liệu lỏng có thể bong ra, vì vậy rung thay đổi đột ngột không chứng minh rằng hiện tượng cáu bẩn đã được khắc phục.

Chọn phương pháp loại bỏ và phòng ngừa phù hợp với cơ chế đã xác nhận

Lựa chọn phương pháp làm sạch dựa trên phân tích cặn và quy trình của nhà sản xuất tuabin. Rửa bằng nước phù hợp với một số loại muối hòa tan, trong khi cặn giàu silica hoặc cặn oxit bám chắc có thể cần phương pháp khác đã được phê duyệt. Phun hạt mài không kiểm soát có thể làm thay đổi hình dạng hoặc độ hoàn thiện bề mặt cánh; hóa chất không phù hợp có thể ăn mòn vật liệu hoặc còn đọng lại trong các khe hẹp.

Trước khi làm sạch, hãy đánh giá tình trạng rỗ, nứt và xói mòn bên dưới lớp cặn. Cánh tuabin trông có vẻ bị cáu bẩn cũng có thể bị ăn mòn và cần sửa chữa hoặc thay thế. Chỉ tiến hành rửa khi đang vận hành nếu thiết kế tuabin và quy trình vận hành cho phép rõ ràng, đồng thời quy định giới hạn đưa nước vào và thoát nước.

Công việc khắc phục cần dựa trên bằng chứng: sửa chữa phần cứng tách hơi khi có hiện tượng cuốn theo cơ học, ổn định diễn biến mực nước bao hơi trong các giai đoạn chuyển tiếp, khôi phục khả năng loại bỏ silica khi xác nhận có sự cố rò lọt trong xử lý nước, hoặc cô lập nguồn nhiễm bẩn trong nước ngưng. Sau khi khởi động lại, hãy theo dõi xu hướng hóa học hơi đại diện trong quá trình khởi động, khi thay đổi tải và cả khi vận hành ổn định. Kiểm tra lại các tầng từng bị ảnh hưởng vào kỳ dừng máy phù hợp tiếp theo để xác định tốc độ lắng đọng đã giảm hay cặn đã quay trở lại.