一起冰機(jī)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的原因分析及處理

黃國(guó)祥

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600）

中海石油化學(xué)股份有限公司二期合成氨裝置采用美國(guó)KBR（Kellogg Brown Root公司）工藝技術(shù)，年產(chǎn)450kt，是國(guó)內(nèi)單套生產(chǎn)能力最大的合成氨裝置。工藝是用含CH461.7%的天然氣作為原料，合成純度99.98%的液氨產(chǎn)品。裝置產(chǎn)生的高壓蒸汽（12.00MPa，245t／h）主要用于驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)壓縮機(jī)透平103JT、105JT（合成氣壓縮機(jī)透平103JT 正常耗汽量約163t／h，氨冰機(jī)透平105JT 正常耗汽量約78t／h）。

1 事故概述

2009年9月12日以及2010年1月20日二期合成氨裝置兩次開(kāi)車(chē)過(guò)程中，氨冰機(jī)透平105JT 均出現(xiàn)轉(zhuǎn)速上漲，高壓蒸汽用量大幅度增加，GV 閥全開(kāi)的現(xiàn)象，見(jiàn)圖1、2。同時(shí)，合成氣壓縮機(jī)103JECV 閥開(kāi)度達(dá)到85%以上（正常時(shí)30%～45%），造成蒸汽系統(tǒng)和氨冷凍系統(tǒng)波動(dòng)，給裝置的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 2010年1月20日105J趨勢(shì)圖

圖2 2009年9月12日105J趨勢(shì)圖

1.1 波動(dòng)過(guò)程介紹

尿素裝置停車(chē)之前合成系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，105J在2010年1月19日21：35的轉(zhuǎn)速為8 899r／min，尿素停后送冷氨，105J負(fù)荷增加，轉(zhuǎn)速增加。1月20日4：14尿素啟動(dòng)高壓氨泵304J，105J轉(zhuǎn)速升到9 600r／min，4：24 蒸汽用量從3：50 的80 545kg／h增加到119 921kg／h，105J GV 閥4：09開(kāi)到100%，同時(shí)，103JECV 閥在4：25時(shí)開(kāi)度達(dá)到88.4%，造成高壓蒸汽系統(tǒng)小幅度的波動(dòng)，氨分離溫度升高，氨冷器130C 的壓力和液位出現(xiàn)間斷性的波動(dòng)。

1.2 波動(dòng)對(duì)裝置的危害

（1）對(duì)蒸汽系統(tǒng)的影響 105JT 高壓蒸汽用量增加，造成103J ECV 閥開(kāi)度大。若103J ECV 閥開(kāi)度達(dá)到100%，高壓蒸汽系統(tǒng)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。若105JT 高壓蒸汽用量繼續(xù)增加，高壓管網(wǎng)壓力將降低，從而引起整個(gè)蒸汽管網(wǎng)的波動(dòng)。

（2）對(duì)合成回路的影響 進(jìn)入組合式氨冷器120CF1／CF2的氣氨量大幅度增加，105J短時(shí)間內(nèi)無(wú)法提供足夠的制冷量，造成120C 分離溫度上升，分離效果惡化，氨合成塔105D 入口氨含量增加，105D 反應(yīng)平衡被打破，產(chǎn)氨量下降，合成回路壓力上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成合成回路被迫停車(chē)。

2 原因分析

逐一排查后確定，造成105J轉(zhuǎn)速上升、蒸汽量增加的直接原因是尿素高壓氨泵304J返回120CF2的液氨中帶水，水進(jìn)入冷凍系統(tǒng)，與液氨混合后大量放熱，造成120CF2中的液氨大量閃蒸，氨冷凍冰機(jī)105J入口壓力增加，轉(zhuǎn)速上漲，高壓蒸汽用量大幅度增加。

分析主要有以下幾方面的因素。

（1）尿素停車(chē)后，氨系統(tǒng)壓力下降過(guò)快，PCV3915／3945現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥未及時(shí)調(diào)整，造成壓差高，密封水進(jìn)入氨系統(tǒng)，氨溶于水放出了大量的熱，隨氣氨返回到120CF。

（2）304J／JA 停車(chē)后，返回閥未關(guān)，尿素高壓氨泵以及管線(xiàn)中液氨的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于合成120CF 的壓力，造成了大量的氣氨閃蒸到120CF。

3 處理措施

3.1 合成裝置方面

（1）發(fā)現(xiàn)氨冷凍系統(tǒng)含水后，第一時(shí)間進(jìn)行置換操作，氨冷器130C持續(xù)排污。

（2）尿素停車(chē)時(shí)，關(guān)界區(qū)304J返回閥，開(kāi)304J之前打開(kāi)。

（3）304J啟動(dòng)時(shí)，盡量減少氨罐冷氨的輸送。

（4）在304J啟動(dòng)后返回氨時(shí)，不要提前或者大量輸送液氨到120CF1 中，盡量?jī)?chǔ)存在149D、120CF2中，可以緩慢輸送到120CF1中。

（5）啟動(dòng)304J之前合成方面可以通過(guò)降低105J入口壓力或者壓控控制提前增加105J的負(fù)荷。

3.2 尿素裝置方面

（1）裝置停車(chē)，304J／JA 停運(yùn)后，關(guān)閉FIC3026A／B及切斷閥，關(guān)閉冷、熱氨界區(qū)切斷閥，氨壓力高可以通過(guò)卸壓閥向302F卸壓。

（2）停車(chē)過(guò)程中崗位人員隨時(shí)注意PCV3915／3945 壓差，若氨管線(xiàn)壓力下降快、PCV3915／3945壓差高，要立即手動(dòng)關(guān)小調(diào)節(jié)閥，防止過(guò)量的水進(jìn)入氨系統(tǒng)。

（3）在304J／JA 啟動(dòng)前，打開(kāi)FIC3026A／B，把管道中積存的氣氨排盡，可以保證304J／JA 啟動(dòng)后不會(huì)有大量氣氨返回合成。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上措施，隨后的2010年5月10日、2010年10月8日兩次裝置開(kāi)停車(chē)過(guò)程，105J轉(zhuǎn)速、耗汽量穩(wěn)定，GV 閥開(kāi)度正常，高壓蒸汽管網(wǎng)、氨冷凍系統(tǒng)穩(wěn)定，沒(méi)有再出現(xiàn)類(lèi)似的事故。