[發明專利]一種抑制地熱發電用汽輪機結垢的方法

有效

• 申請號: 200910052779.0
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN101922313A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 戚雁俊;王學江
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;B08B3/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種抑制結垢的方法，尤其是涉及一種抑制地熱發電用汽輪機結垢的方法。

背景技術

在地熱蒸汽推動發電用汽輪機工作的過程中，地熱蒸汽在汽輪機的噴嘴中，熱能轉變為動能，然后地熱蒸汽流經動葉片時，推動汽輪機葉輪旋轉做功，將地熱蒸汽的這部分動能轉變成機械能。

地熱蒸汽是指從地熱井中提取的蒸汽或者是經汽水分離器或擴容器產生的飽和蒸汽?；诘責嵴羝麃碜缘叵?，很多地熱蒸汽含有具有腐蝕性的H₂S、CO₂和硼、二氧化硅、鐵、鈉和氯等雜質。由于地熱蒸汽在汽輪機的能量轉換中，其溫度和壓力發生變化，這此雜質通常會以結垢的形式，附著于汽輪機噴嘴和動葉片的表面，甚至是地熱蒸汽所能夠波及到的整個汽輪機的汽室。

地熱蒸汽的純度對發電用汽輪機的可靠性有極大影響的因素，當汽輪機結垢嚴重時，不僅會使噴嘴面積減小進而降低輸出，降低汽輪機的能量轉換，而且會產生嚴重的垢下腐蝕，也會使發電困難，還會由于噴嘴的結垢與動葉片的接觸，而能導致動葉片破損事故。

對于汽輪機所結一般溶解性鹽垢，可用降低負荷蒸汽沖洗或停機蒸汽沖洗方法解決；對于汽輪機所結硅垢，通用的方法是停機人工處理。CN1042365C公開了一種清洗汽輪機硅垢的方法及裝置，它利用4-13wt％的NaOH或KOH堿液，在合適的溫度下，使汽輪機轉子和隔板上的以SiO₂為主的硅垢部分溶解，利用其滲透能力，使未溶的硅垢疏松，再利用清洗專用裝置循環沖洗，將硅垢洗去或沖掉，然后輔助以水沖和刮、刷的物理手段去除余下的硅垢部分。

通常而言，硅與硅酸鹽根據不同條件可呈多種低溶解度的化學形式，包括單體，齊聚物和膠體硅，硅酸鎂、硅酸鈣和其他硅酸鹽。這一混合物通常以硅或二氧化硅或硅與硅酸鹽的術語互換使用。如果硅濃度超過其溶解度，它可沉積形成或是一種玻璃狀的涂層或是一粘附結垢。地熱工藝中，包括地熱蒸汽驅動汽輪機發電，可以用控制溫度降的辦法防止硅沉積在設備表面上。

美國專利US6223535公開了從地熱發電站預先處理和地熱蒸汽汽輪機冷凝水系統，收集含有硼，砷，汞等污染物的方法，強調含硼含蒸汽通常需要蒸汽清潔處理，以消除氯離子和其他雜質，可能會導致汽輪機腐蝕和結垢的氯離子和其他雜質。

在研究了“水銹附著”的機理后，診斷噴嘴背面因溫度高于蒸汽溫度和蒸汽會被再次蒸發，距前邊緣端約55％位置處的下游側，有主要成分為NaCl的水銹析出；噴嘴腹面因溫度低于蒸汽溫度和SiO₂緩慢開始濃縮，在后邊緣端附近有主要成分是SiO₂的水銹析出之基礎上，CN1031421C公開了地熱汽輪機用噴嘴及其防垢的方法。也就是在地熱用汽輪機初始段噴嘴中設有冷卻水通路，使后者的入口側通路與設在內外環形腔的冷卻水入口通路聯通，同時使它的出口側通路與冷卻水出口通路聯通。利用這種結構，將冷卻水從冷卻水供給源輸給噴嘴內的冷卻水通路，導致噴嘴的表面溫度下降，由此來阻止葉片表面上排出物的再次蒸發和濃縮，而得以防止水銹的析出。

美國專利US6860718公開了一種改善地熱汽輪機轉子葉片，噴嘴和汽輪機轉子等部件，在地熱蒸汽工作環境下，抵抗腐蝕與侵蝕，延長使用壽命和有效防止老化的地熱汽輪機。

當然，還有CN2400434Y公開了一種主要用于汽輪機輔機凝汽器冷卻管除垢和防止生成水垢的高壓靜電除垢裝置，所需靜電高壓幾萬伏。

采用清洗劑除垢需要停機處理；高壓靜電的除垢，只是針對汽輪機的輔機凝汽器冷卻管除垢；局部作用于地熱汽輪機用噴嘴及其防垢，沒有涉及動葉片和汽室的其他部分；地熱蒸汽的預先清潔處理，雖然全面考慮了消除氯離子和其他雜質，但受到地熱蒸汽利用率和地熱發電用汽輪機工作參數的影響，少有因溫度降而可能會導致的溶解度和硅與硅酸鹽的析出，汽輪機噴嘴和動葉片表面的結垢仍會產生；而改善地熱汽輪機轉子葉片，噴嘴和汽輪機轉子等部件，只能起到抵抗腐蝕與侵蝕，并不是抑制或防止結垢，當汽輪機結垢嚴重時，對地熱發電用汽輪機的可靠性有極大的影響。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種改善蒸汽工質純度、抑制結垢效果明顯的抑制地熱發電用汽輪機結垢的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種抑制地熱發電用汽輪機結垢的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：