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，該裝置采用型號為AV80 -4的軸流風機，位于干燥塔后（即塔后風機），有4級動葉片和5級可調式靜葉片，額定轉速3 950 r/min；有2臺中溫中壓、排汽壓力為0.6 MPa、功率6MW的B6 - 35/7型背壓式汽輪機，一臺用于驅動風機，另一臺是與800kt/a硫磺制酸裝置配套建設的發電汽輪機。經過半年的生產，裝置已能滿負荷穩定運行，硫酸產量超過設計值；但風機和汽輪機在運行中出現了一些問題，現將故障分析和解決措施介紹如下。
1  汽輪機和風機存在的故障
1.1  汽輪機
    風機驅動汽輪機投產運行9個月后，在2005年12月設備大修中就發現汽輪機的動、靜葉片、葉輪、隔板、軸封及進汽室噴嘴等部位大量結垢；進汽室第一個調節汽閥所控制的噴嘴組中，有幾個噴嘴幾乎被水垢堵死，使得高8 mm的噴嘴通道僅剩1～2 mm；各級汽封損壞也很嚴重，損壞的汽輪機轉子前汽封在現場已無法修復，只好將汽輪機轉子運回制造廠處理。發電汽輪機于2005年3月初并網發電，運行不到1個月，汽輪機的前幾級靜葉片就不同程度地形咸紅白色松散水垢。
1.2風機
    設備大修中發現風機的動靜葉片結滿了1層松散的黑色酸油泥垢，風機風量供應不足，并呈日益下降的趨勢，致使硫酸產量日益下降、工藝指標日益惡化，進而引起焚硫爐溫度偏高、爐氣S0₂濃度高、氧硫比偏低、轉化器一段溫度高、轉化率下降等一系列問題。按硫酸產量、S0²氣濃及轉化率核算，目前風機的實際風量約為3500m³／min；調整風機風量的靜葉角度已開到1000（尚未全開），若繼續開大靜葉角度，風機風量也不會增加。汽輪機的調速汽門已全開，汽輪機進汽量不可能再增加（流量計導壓管多次被溶解在蒸汽中的白色顆粒狀結晶鹽類堵住，致使汽輪機進汽流量無法確認）。由風機的風量設計值3911m³／min、升壓設計值50 kPa及汽輪機輸出功率設計值5 730 kW（近似認為汽輪機輸出功率等于風機軸功率）為基準作計算，則風機風量3 500 m³／min、升壓33kPa時汽輪機實際輸出功率應為3 400 kW，與此功率相對應的汽輪機進汽量約為40 t/h。而查汽輪機調速汽門特性圖可知，在汽輪機調速汽門開到底的情況下，汽輪機的進汽量應為71 t/h。目前，汽輪機進汽壓力已超過3.5 MPa。排汽壓力已由設計值0.6 MPa降到0.5 MPa;風機轉速勉強維持在3 950 r/min。
2  故障原因分析
2.1  汽輪機內部結垢
    汽輪機調速汽門全開，汽輪機進汽量為71 t/h時，輪室壓力的設計值為2. 05 MPa;汽輪機進汽量為50 t/h時，輪室壓力的設計值為1.51 MPa。按汽輪機實際進汽量40 t/h計算，汽輪機輪室壓力應遠低于2. 05 MPa。目前汽輪機的輪室壓力已經達到2. 55 MPa，超過進汽量71 t/h時輪室壓力設計值24%，超過進汽量50 t/h時輪室壓力設計值69%。對于中溫中壓汽輪機，一般該值超過15%時即表明汽輪機葉片結垢嚴重，葉片結垢將會明顯減小汽輪機的通流面積、降低汽輪機輸出功率及效率，增加了軸向推力（推力軸承軸瓦溫度已由50℃增至61℃）和隔板彎曲應力，易造成隔板變形，影響設備性能的發揮和危及設備安全運行。而且，從汽輪機的排汽量看，其實際進汽量遠未達到71 t/h。分析認為，汽輪機進汽量減少的主要原因是汽輪機的動、靜葉片、葉輪、隔板、軸封及進汽室噴嘴等結垢，導致汽輪機通流面積減小。
2.2水垢成分
    設備大修期間，筆者曾取汽輪機通流面所結的少許水垢，經少量生產工藝水溶解后，用pH試紙測得其pH值大于12，說明水垢中成分以堿性鹽為主。2006年1月份對汽輪機通流面的結垢物咸分進行分析，分析結果見表1。
 
    根據分析，汽輪機通流面結垢物中磷酸鈉所占比例最大，磷酸鈉完全來自加進爐水中防止鍋爐結垢的磷酸三鈉藥劑。結垢物中的鈣鎂離子主要來自磷酸裝置冷凝水。經查閱分析記錄，2005年4月3-8日，公司300 kt/a磷酸裝置回收的冷凝水電導率、pH值合格，但硬度經常超標，最高時達到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率、pH值合格，但硬度幾乎天天超標，最高時達到3. 63×10。mol/L;均已超過國家給水標準中規定的不大于2×10^-6mol/L的指標。結垢物中的鐵離子可能是系統投運初期設備和管道的腐蝕產物。
2.3  結垢原因分析
    2006年2月底，對800 kt/a硫酸裝置鍋爐水質指標進行分析，以P03 -為基準測得鍋爐的飽和蒸汽濕度為2. 50%~5.25%，以Na+為基準測得的飽和蒸汽濕度低于以P03'為基準測得的飽和蒸汽濕度（兩數據均超過現代電站鍋爐蒸汽濕度指標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。據檢查，800kt/a硫酸裝置鍋爐鍋筒內的加藥管未按鍋筒長度均勻分布；鍋筒頂部汽水分離器內未配置高效金屬絲網除沫器，因此造成飽和蒸汽大量帶水。鍋爐大修前的高水位運行更加劇了蒸汽的帶水，使汽輪機通流面在短期內迅速結垢，直接造成汽輪機輸出功率不足。
    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，鍋爐排污率為設計值2%時，若使飽和蒸汽的質量達標，則鍋爐給水中的p(Na+)和p( Si0₂)則分別需達到0. 85～2.8 mg/L和1.33～4 mg/L。從目前減溫水使用情況看，當每克鍋爐給水中的Na+或Si0₂增加0.03 μg時，每克蒸汽中的Na+或Si0，將增加0.001 p-g（過熱蒸汽采用減溫水進行調溫）。
3處理措施
3.1  鍋爐的處理
    2臺鍋爐（第一臺為300 kt/a硫酸裝置鍋爐）每克飽和蒸汽中Na+含量低的時候只有0. 01～0.1 pog，甚至僅為0.001～0.01μg，高時達到0.1～1 μg；其含量絕大多數時間遠高于鍋爐給水中的Na+含量，蒸汽中Na+含量波動大的主要原因是未控制好鍋爐排污。連續排污應以穩定鍋爐水的含鹽量、排放鍋爐水表面的泡沫、懸浮物，從而達
到保持和控制鍋爐蒸汽的品質為目的；連續排污閥開度一般以鍋爐水品質為控制標準進行調節控制。根據我公司鍋爐水品質較好的實際情況，以飽和蒸汽中Na+或Si0，的含量為準進行調控較妥，控制指標可按標準或略高于標準來控制，當控制指標高時開大連排、低時關小連排，以保持蒸汽指標和鍋爐水品質基本穩定。將連續排污閥由截止閥改為帶開度指示的節流閥或電動（氣動）節流閥，以便于調節及遠程操作控制。
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