一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法 【技术领域】
本发明涉及一种抑制结垢的方法， 尤其是涉及一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法。 背景技术 在地热蒸汽推动发电用汽轮机工作的过程中， 地热蒸汽在汽轮机的喷嘴中， 热能 转变为动能， 然后地热蒸汽流经动叶片时， 推动汽轮机叶轮旋转做功， 将地热蒸汽的这部分 动能转变成机械能。
地热蒸汽是指从地热井中提取的蒸汽或者是经汽水分离器或扩容器产生的饱和 蒸汽。基于地热蒸汽来自地下， 很多地热蒸汽含有具有腐蚀性的 H2S、 CO2 和硼、 二氧化硅、 铁、 钠和氯等杂质。由于地热蒸汽在汽轮机的能量转换中， 其温度和压力发生变化， 这此杂 质通常会以结垢的形式， 附着于汽轮机喷嘴和动叶片的表面， 甚至是地热蒸汽所能够波及 到的整个汽轮机的汽室。
地热蒸汽的纯度对发电用汽轮机的可靠性有极大影响的因素， 当汽轮机结垢严重 时， 不仅会使喷嘴面积减小进而降低输出， 降低汽轮机的能量转换， 而且会产生严重的垢下 腐蚀， 也会使发电困难， 还会由于喷嘴的结垢与动叶片的接触， 而能导致动叶片破损事故。
对于汽轮机所结一般溶解性盐垢， 可用降低负荷蒸汽冲洗或停机蒸汽冲洗方法解 决； 对于汽轮机所结硅垢， 通用的方法是停机人工处理。CN1042365C 公开了一种清洗汽轮 机硅垢的方法及装置， 它利用 4-13wt％的 NaOH 或 KOH 碱液， 在合适的温度下， 使汽轮机转子 和隔板上的以 SiO2 为主的硅垢部分溶解， 利用其渗透能力， 使未溶的硅垢疏松， 再利用清洗 专用装置循环冲洗， 将硅垢洗去或冲掉， 然后辅助以水冲和刮、 刷的物理手段去除余下的硅 垢部分。
通常而言， 硅与硅酸盐根据不同条件可呈多种低溶解度的化学形式， 包括单体， 齐 聚物和胶体硅， 硅酸镁、 硅酸钙和其他硅酸盐。 这一混合物通常以硅或二氧化硅或硅与硅酸 盐的术语互换使用。如果硅浓度超过其溶解度， 它可沉积形成或是一种玻璃状的涂层或是 一粘附结垢。 地热工艺中， 包括地热蒸汽驱动汽轮机发电， 可以用控制温度降的办法防止硅 沉积在设备表面上。
美国专利 US6223535 公开了从地热发电站预先处理和地热蒸汽汽轮机冷凝水系 统， 收集含有硼， 砷， 汞等污染物的方法， 强调含硼含蒸汽通常需要蒸汽清洁处理， 以消除氯 离子和其他杂质， 可能会导致汽轮机腐蚀和结垢的氯离子和其他杂质。
在研究了 “水锈附着” 的机理后， 诊断喷嘴背面因温度高于蒸汽温度和蒸汽会被再 次蒸发， 距前边缘端约 55％位置处的下游侧， 有主要成分为 NaCl 的水锈析出 ； 喷嘴腹面因 在后边缘端附近有主要成分是 SiO2 的水锈析出之 温度低于蒸汽温度和 SiO2 缓慢开始浓缩， 基础上， CN1031421C 公开了地热汽轮机用喷嘴及其防垢的方法。也就是在地热用汽轮机初 始段喷嘴中设有冷却水通路， 使后者的入口侧通路与设在内外环形腔的冷却水入口通路联 通， 同时使它的出口侧通路与冷却水出口通路联通。 利用这种结构， 将冷却水从冷却水供给
源输给喷嘴内的冷却水通路， 导致喷嘴的表面温度下降， 由此来阻止叶片表面上排出物的 再次蒸发和浓缩， 而得以防止水锈的析出。
美国专利 US6860718 公开了一种改善地热汽轮机转子叶片， 喷嘴和汽轮机转子等 部件， 在地热蒸汽工作环境下， 抵抗腐蚀与侵蚀， 延长使用寿命和有效防止老化的地热汽轮 机。
当然， 还有 CN2400434Y 公开了一种主要用于汽轮机辅机凝汽器冷却管除垢和防 止生成水垢的高压静电除垢装置， 所需静电高压几万伏。
采用清洗剂除垢需要停机处理 ； 高压静电的除垢， 只是针对汽轮机的辅机凝汽器 冷却管除垢 ； 局部作用于地热汽轮机用喷嘴及其防垢， 没有涉及动叶片和汽室的其他部分 ； 地热蒸汽的预先清洁处理， 虽然全面考虑了消除氯离子和其他杂质， 但受到地热蒸汽利用 率和地热发电用汽轮机工作参数的影响， 少有因温度降而可能会导致的溶解度和硅与硅酸 盐的析出， 汽轮机喷嘴和动叶片表面的结垢仍会产生 ； 而改善地热汽轮机转子叶片， 喷嘴和 汽轮机转子等部件， 只能起到抵抗腐蚀与侵蚀， 并不是抑制或防止结垢， 当汽轮机结垢严重 时， 对地热发电用汽轮机的可靠性有极大的影响。 发明内容 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善蒸汽工质 纯度、 抑制结垢效果明显的抑制地热发电用汽轮机结垢的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现 ：
一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法， 其特征在于， 该方法包括以下步骤 ：
(1) 将地热发电用汽轮机连接三通阀门一端， 三通阀门的另一端经地热蒸汽管道 控制阀门连接地热蒸汽管道， 三通阀门的第三端依次连接纯水蒸汽管道控制阀门、 贮汽罐 和蒸汽发生器， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 纯水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 控制地热蒸汽管道控制阀门及纯水蒸汽管道控制阀门开 启或关闭， 使地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入至地热发电用汽轮机中。
所述的步骤 (2) 中的纯水包括去离子水或深度脱盐水。
所述的步骤 (3) 中地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热发电用汽轮机的次数为 2-6 次 / 小时。
所述的步骤 (3) 中地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热发电用汽轮机的时间为 20-360 秒 / 次。
与现有技术相比， 本发明交替变换的纯水蒸汽工质的物理性质等同地热蒸汽， 化 学纯度优于地热蒸汽， 所有地热发电用汽轮机的设计计算依据和工作参数， 并不因纯水蒸 汽工质而改变。在提高蒸汽工质纯度的同时， 破坏了汽室内和汽轮机喷嘴与动叶片表面的 连续稳定状态， 抑制汽轮机喷嘴与动叶片的表面和整个汽室内的结垢。直接有规律地交替 变换纯水蒸汽工质， 还能对刚刚产生的结垢进行冲刷处理。 交替变换的频率越高， 持续作用 的时间越长， 其抑制结垢的效果越好。
附图说明 图 1 为实施例 1 中地热发电用汽轮机交替变换工质管道示意图。
图中 1 为地热蒸汽管道控制阀门、 2 为纯水蒸汽管道控制阀门、 3 为三通阀门、 4为 地热蒸汽、 5 为纯水、 6 为地热发电用汽轮机、 7 为贮汽罐、 8 为蒸汽发生器、 9 为连锁控制回 路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例 1
一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法， 如图 1 所示， 该方法包括以下步骤 ：
(1) 将地热发电用汽轮机 6 经地热蒸汽管道与三通阀门 3 的一端连接， 三通阀门 3 的另一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门 1 的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门 1 另一端连接管道， 管道中通有地热蒸汽 4， 三通阀门 3 的第三个出入口经纯水蒸汽管道与 纯水蒸汽管道控制阀门 2 的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门 2 的另一端连有贮汽罐 7， 贮 汽罐 7 经管道与蒸汽发生器 8 连接， 地热蒸汽管道控制阀门 1、 连锁控制回路 9 及纯水蒸汽 管道控制阀门 2 经回路管道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 去离子水 5 经蒸汽发生器 8 汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐 7 内 ；
(3) 利用连锁控制回路 9， 开启地热蒸汽管道控制阀门 1， 关闭纯水蒸汽管道控制 阀门 2， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门 1， 开启纯 水蒸汽管道控制阀门 2， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替 通入地热发电用汽轮机的次数为 2 次 / 小时， 每次持续时间为 180 秒， 地热发电用汽轮机 功率为 1MW， 地热蒸汽的进汽压力为 0.09MPa， 进汽量为 17.0t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.10MPa。
实施例 2
一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法， 该方法包括以下步骤 ：
(1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 去离子水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 3 次 / 小时， 每次持续时间为 120 秒， 地热发电用汽轮机功率为 1MW， 地热蒸汽的进汽压力为 0.09MPa， 进汽量为 17.0t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.10MPa。
实施例 3
一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法， 该方法包括以下步骤 ：(1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 深度脱盐水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 4 次 / 小时， 每次持续时间为 90 秒， 地热发电用汽轮机功率为 1MW， 地热蒸汽的进汽压力为 0.09MPa， 进汽量为 17.0t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.11MPa。
实施例 4
一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法， 该方法包括以下步骤 ：
(1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ； (2) 去离子水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 6 次 / 小时， 每次持续时间为 60 秒， 地热发电用汽轮机功率为 1MW， 地热蒸汽的进汽压力为 0.09MPa， 进汽量为 17.0t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.11MPa。
实施例 5
一种抑制地热发电用汽轮机结垢的方法， 该方法包括以下步骤 ：
(1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 去离子水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 2 次 / 小时， 每次持续时间为 360 秒， 地热发电用汽轮机功率为 3MW，
地热蒸汽的进汽压力为 0.17MPa， 进汽量为 25.5t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.18MPa。
实施例 6
(1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 去离子水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 3 次 / 小时， 每次持续时间为 240 秒， 地热发电用汽轮机功率为 3MW， 地热蒸汽的进汽压力为 0.17MPa， 进汽量为 25.5t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.19MPa。
实施例 7 (1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 深度脱盐水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 4 次 / 小时， 每次持续时间为 180 秒， 地热发电用汽轮机功率为 3MW， 地热蒸汽的进汽压力为 0.17MPa， 进汽量为 25.5t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.20MPa。
实施例 8
(1) 将地热发电用汽轮机经地热蒸汽管道与三通阀门的一端连接， 三通阀门的另 一端经地热蒸汽管道与地热蒸汽管道控制阀门的一端连接， 地热蒸汽管道控制阀门另一端 连接管道， 管道中通有地热蒸汽， 三通阀门的第三个出入口经纯水蒸汽管道与纯水蒸汽管 道控制阀门的一端连接， 纯水蒸汽管道控制阀门的另一端连有贮汽罐， 贮汽罐经管道与蒸 汽发生器连接， 地热蒸汽管道控制阀门、 连锁控制回路及纯水蒸汽管道控制阀门经回路管 道连接， 构成连锁响应 ；
(2) 深度脱盐水经蒸汽发生器汽化得到纯水蒸汽， 纯水蒸汽集中于贮汽罐内 ；
(3) 利用连锁控制回路， 开启地热蒸汽管道控制阀门， 关闭纯水蒸汽管道控制阀 门， 向地热发电用汽轮机中通入地热蒸汽， 然后关闭地热蒸汽管道控制阀门， 开启纯水蒸汽 管道控制阀门， 向地热发电用汽轮机中通入纯水蒸汽， 地热蒸汽和纯水蒸汽交替通入地热 发电用汽轮机的次数为 6 次 / 小时， 每次持续时间为 120 秒， 地热发电用汽轮机功率为 3MW，
地热蒸汽的进汽压力为 0.17MPa， 进汽量为 25.5t/h， 纯水蒸汽的进汽压力为 0.20MPa。
根据实施例 1-8 中不同地热发电用汽轮机及工艺参数， 计算出在纯水蒸汽的消耗 量， 如表 1 所示。
表 1 纯水蒸汽消耗