燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)小改造

鄒應(yīng)超

(中海石油化學(xué)股份有限公司,海南東方 572600)

1 裝置簡介

中海石油化學(xué)股份有限公司一期合成氨裝置采用英國ICI-AMV工藝,生產(chǎn)能力1 000 t/d。該裝置自1996年10月投產(chǎn)以來總體運行穩(wěn)定,能耗低。裝置最大的特點之一是工藝空氣壓縮機是由意大利新比隆公司(NP)生產(chǎn)的PGT-10型燃?xì)廨啓C帶動的。燃?xì)廨啓C啟動快,占地小,而且大大節(jié)省天然氣的消耗,為公司節(jié)能工作作出突出貢獻(xiàn)。

該型號的燃?xì)廨啓C在新比隆公司(NP)生產(chǎn)的重型燃?xì)廨啓C系列中屬于較小功率的地面型燃?xì)廨啓C。主要由壓氣機、燃燒室和透平三大部分組成,為雙軸式設(shè)計,其中高壓軸帶動自身的軸流壓縮機;低壓軸用以驅(qū)動工藝空氣壓縮機,為負(fù)荷軸;排氣供廢熱鍋爐用作燃燒空氣。啟動初期由電機拖動,帶有注汽設(shè)備以增加功率和減少氮氧化合物排放。外界空氣通過軸流壓縮機加壓后進入燃燒室,與來自燃?xì)夤芫€的天然氣燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)膺M入透平做功來驅(qū)動軸流壓縮機和工藝空氣壓縮機。

2 燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)改造原因

在最近幾年使用過程中發(fā)現(xiàn)燃?xì)廨啓C油冷器后總管油溫偏高,在55～60℃之間,正常情況下應(yīng)為40～50℃,該機組油溫高報警設(shè)定值為72℃,聯(lián)鎖值為79℃,由于偏高的總管油溫,引起了機組一系列的問題和安全隱患。

(1)該燃?xì)廨啓C安裝在四季如夏的海南省東方市,環(huán)境溫度特別高,而燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)中的油冷器設(shè)計的工作能力有限,使得燃?xì)廨啓C潤滑油總管油溫普遍偏高,從而導(dǎo)致機組2#軸承的回油溫度更高,對機組軸承使用非常不利。

(2)油溫偏高會引起所使用的潤滑油氧化安定性發(fā)生改變,造成潤滑油氧化。機組潤滑油發(fā)生氧化后會引起其黏度增大,酸值升高,顏色變深,表面張力下降等,促使油品老化;嚴(yán)重氧化會引起金屬腐蝕,縮短油的使用壽命,甚至?xí)斐蓢?yán)重的磨損。

從圖1數(shù)據(jù)看出,從2010年開始,02機組32#透平油運動黏度逐漸靠高限運行(指標(biāo)為28.8～35.2 mm2/s),2010年8月1日分析結(jié)果為35.42 mm2/s,2010年8月11日補樣分析結(jié)果為35.23 mm2/s。

(3)在機組正常運行中,全開燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)油冷器循環(huán)水進出口閥情況下,燃?xì)廨啓C潤滑油總管油溫為59℃左右,較設(shè)計溫度40～50℃偏高,總管油溫偏高導(dǎo)致軸承回油溫度較高,特別是最高點燃?xì)馔钙蕉栞S承回油溫度達(dá)102℃,距離設(shè)計報警值107℃很近,一旦油溫繼續(xù)上漲,我們沒有控制油溫上漲的措施,可能引起2#軸承的損害以及油溫高聯(lián)鎖跳車的重大事故,不利于機組的安全運行。

(4)油溫偏高導(dǎo)致機組油箱油氣放空量偏大,油耗增加。實際運行中,空壓機需每月補3至4桶32#防銹氣輪機油。甚至?xí)捎谟蜌夥趴樟枯^大導(dǎo)致油氣分離器無法完全處理而使極少量油從放空管中溢出,給環(huán)保帶來一定影響。

圖1 02機組2008～2010油黏度

3 改造方案

燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)的問題在于潤滑油總管油溫過高,燃?xì)廨啓C原有的油冷器換熱能力有限,需增加油冷器來降低油溫,而增加新的油冷器將增加生產(chǎn)成本。機組附近正好有一廢舊的油冷器04E103,雖然此油冷器與燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)中原有的油冷器不是一個型號,但是可以試一下。

將目前的油冷器02-K001E1A/B與閑置的冷卻器04-E103串聯(lián),加大換熱面積,同時保留原有管線,增加三個隔離切斷閥。如04-E103進行串聯(lián)后不能滿足機組油系統(tǒng)相關(guān)運行指標(biāo)時(主要考慮改造后油壓的變化),可立即恢復(fù)原02-K001E1A/B工作狀態(tài),從而確保機組運行安全。管線連接示意見圖2。

圖2 新增油冷器管線連接示意注:虛線部分為增加的管線及閥門

4 改造風(fēng)險評估

對于在燃?xì)廨啓C原有油冷器后串聯(lián)一閑置換熱器導(dǎo)致管線長度及彎道增加,改造后部分管徑改變(原油冷器出口管線為4吋,而閑置換熱器04E103設(shè)備進出口管線為3吋),是否會給燃?xì)廨啓C潤滑油油壓及流量帶來影響,以及串聯(lián)后機組油壓是否會出現(xiàn)較大的波動或者引起機組油壓低跳車,我們提供燃?xì)廨啓C原有油冷器,閑置換熱器04E103、燃?xì)廨啓C潤滑油泵的相關(guān)設(shè)備參數(shù)與成達(dá)公司相關(guān)人員,成達(dá)公司合理設(shè)計及計算后,結(jié)合油系統(tǒng)現(xiàn)場流程回復(fù)如下。

(1)油冷器后串聯(lián)一期裝置閑置換熱器04E103后影響潤滑油油壓最大壓降為0.03 MPa,目前機組正常油壓為0.185 MPa,且油壓可以通過自力式調(diào)節(jié)閥控制回流量進行調(diào)節(jié),油壓可滿足機組運行需要。

(2)油冷器后串聯(lián)閑置換熱器04E103對潤滑油流量基本無影響。

(3)油冷器后串聯(lián)閑置換熱器04E103完全可滿足將油溫降至45℃運行的要求,油冷器出口油溫可通過循環(huán)水切斷閥調(diào)節(jié)。

(4)改造前由工藝人員記錄油系統(tǒng)相關(guān)參數(shù),在改造實施后,首先進行油洗,再記錄參數(shù),如發(fā)現(xiàn)不能滿足運行需要,恢復(fù)原流程操作,進行機組開車。

5 改造后工況分析

我們利用合成氨系統(tǒng)停車期間對燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)進行了小的改造,對比改造前后的工況與數(shù)據(jù)(表1),分析如下。

表1 改造前后運行數(shù)據(jù)對比

(1)改造后,燃?xì)廨啓C潤滑油總管油溫有了很大的下降,現(xiàn)在總管油溫已經(jīng)控制在正常范圍40～50℃之間。

(2)由于總管油溫控制在合理的范圍內(nèi),投運后分析機組潤滑油運動黏度,也在指標(biāo)范圍內(nèi),避免了油質(zhì)的惡化。

(3)機組上油溫度在正常范圍內(nèi),所以機組軸承回油溫度,特別是2#軸承回油溫度也遠(yuǎn)離了機組軸溫的報警值,現(xiàn)在軸承回油溫度85～90℃之間,延長了軸承使用壽命。

(4)燃?xì)廨啓C潤滑油總管油溫的下降使得機組油氣放空量減少,減少了機組的耗油量。

6 改造小結(jié)

在對燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)進行改造后,通過比較機組各項指標(biāo),我們認(rèn)為達(dá)到了預(yù)期的效果。這次改造也讓我們有了許多新的收獲。

(1)利用廢棄的冷卻器對燃?xì)廨啓C油系統(tǒng)進行改造,我們變廢為寶,極大地節(jié)約了投資的成本,這也可以應(yīng)用于以后的改造中。

(2)改造后,油系統(tǒng)中不同型號的油冷器同時進行冷卻時機組的油壓沒有波動。這為同行在串聯(lián)不同型號的油冷器工作時是否影響機組的油壓提供了可以借鑒的實例。

(3)機組潤滑油總管的油溫,機組2#軸承溫度也控制在合理的范圍內(nèi),解決了機組2#軸溫高以及油溫高跳車的隱患。

雖然這是一個簡單的改造,卻解決了油溫高帶來的一系列問題,為裝置的穩(wěn)定運行掃清了障礙,同時為同行類似問題的改造提供了實例,在以后的改造中也可以合理利用廢舊設(shè)備降低改造的成本。