全廠停電事故中空分裝置的處理方法

郭貫輝，王秀娟，曹永新

(大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責任公司空分分廠，內(nèi)蒙古多倫 027300)

大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責任公司空分分廠是由三套KDON_58000/97500型裝置構(gòu)成，配套設(shè)備有三臺SVK25－3S型上塔氮壓機、三臺B300_7.93/4.38型下塔氮壓機、兩臺MW_173/3.93_81.5型活塞式壓縮機、三臺螺桿壓縮機(#1、#2為空冷、#3為水冷)、一個300 m3液氧貯槽、一個300 m3液氮貯槽(含一臺VP8/270/6L_3.4C/0 CB WB 液氮泵)、一個 2000 m3液氮貯槽(含兩臺VP8/270/6L_3.4C/0 CB WB液氮泵和一臺單級離心液氮泵)、一個100 m3液氮自增壓貯槽和一臺800 kW的柴油發(fā)電機。KDON_58000/97500空分裝置流程采用一拖二機組、分子篩凈化吸附、增壓透平膨脹制冷、上下塔主冷分體式、氧氮雙泵內(nèi)壓縮流程，一拖二機組采用全凝式汽輪機，乏汽采用十臺變頻風機雙排單側(cè)進氣的直接空冷系統(tǒng)。

1 事故發(fā)生過程

事故發(fā)生前#1、#2空分裝置正常生產(chǎn)，#3裝置汽輪機電動盤車運行，同時附屬的#1、#2低壓氮壓機、壓力氮壓機和2000 m3#1事故液氮泵運行。6月29日19:20控制室照明突然變暗，檢查裝置發(fā)現(xiàn)空冷器十臺風機全部停掉且汽輪機跳車，空分裝置高壓液氧泵A/B、高壓液氮泵A/B、工藝液氧泵A/B、預(yù)冷系統(tǒng)常低溫水泵、冷水機組和膨脹機油泵全部自停，配套運行的氮壓機及事故液氮泵同一時間自停，氮壓機電動油泵無法啟動，同時高壓蒸汽、中壓蒸汽壓力持續(xù)下降。通過以上所述判斷發(fā)生全廠停電事故。

2 事故處理過程

班組立刻啟動全廠停電事故處理預(yù)案進行全面處理，以保證裝置的安全。

1.檢查柴油發(fā)電機聯(lián)鎖自啟并按程序啟動柴發(fā)所帶三套一拖二機組潤滑油泵、空壓機頂軸油泵、汽輪機頂軸油泵和盤車電機。

2.投用100 m3自增壓貯槽和2000 m3貯槽單機事故液氮泵(電源來自柴發(fā))保證裝置所用儀表氣壓力和后界區(qū)所需氮氣。

圖1 KDON 58000/97500型空分流程圖Fig.1 58000/97500 type KDON air separation flow chart

3.將#1、#2裝置低溫液體泵密封氣由儀表氣在線切換到100 m3貯槽自增壓氮氣上，防止儀表氣壓力低造成低溫液體泵密封氣卸氣溫度低而損壞設(shè)備。

4.以最快的速度對空冷器進行破真空，防止汽輪機軸封壓力低，空氣吸入機體內(nèi)，損壞設(shè)備。并且盡快打開積液箱排水閥，防止積液箱液位過高，凝結(jié)水進入汽輪機，對汽輪機造成損壞。

5.對冷水機組進行排水，防止蒸發(fā)器凍堵。

6.按照緊急停車預(yù)案中控對裝置進行封塔，現(xiàn)場檢查閥門狀態(tài)，防止次生事故的發(fā)生。

3 事故處理中的問題

3.1 #1空分裝置上塔壓力無法維持

#1裝置停車后進行了全面的封塔，但是上塔壓力指示持續(xù)下降，由開始的40 kPa降到3.5 kPa，操作員將上下塔聯(lián)通閥打開，將下塔內(nèi)氣體導(dǎo)入上塔，但是壓力仍在下降，中控檢查發(fā)現(xiàn)上塔返流氣體外送閥FV_141(低壓氮氣放空閥)、FV_108(高壓板式換熱器污氮氣外送閥)反饋全部歸零，但是低壓氮氣溫度TI_141降為－23℃，出高壓板式換熱器污氮氣流量FI_108顯示3000 Nm3/h，通過以上兩點判斷閥門存在內(nèi)漏或卡澀，派人將FV_141前手閥關(guān)閉，并將FV_108(該閥為氣開閥門)閥門儀表氣斷掉，上塔壓力明顯上漲。

3.2 #2空分裝置膨脹機軸承溫度低

#2空分裝置停車后，由于膨脹機潤滑油泵無法運行(全廠停電)，密封氣壓力比正常情況下偏低，封塔時下塔壓力為230 kPa，此時膨脹機膨脹端軸承溫度TIAS_432A開始下降，為防止軸承溫度過低，立刻將膨脹端進下塔閥門V_42關(guān)閉，打開蝸殼吹出閥進行卸壓。經(jīng)過10 min觀察膨脹機內(nèi)的壓力沒有下降趨勢，始終與下塔保持一致，此時TIAS_432A下降到－70℃。通過上述現(xiàn)象判斷膨脹機出口閥V_42無法關(guān)嚴。于是將下塔壓力氮氣排放閥V_307打開，將下塔壓力降低，當下塔壓力降至120 kPa時，膨脹機內(nèi)壓力也降為120 kPa，此時軸承溫度TIAS_432A開始緩慢回升，最終到常溫。

3.3 三套汽輪機電動盤車無法同時運行

當全廠停電時柴油發(fā)電機聯(lián)鎖自啟，由柴發(fā)所帶的三套機組的潤滑油泵，空壓機、汽輪機頂軸油泵自啟。當#1汽輪機收到零轉(zhuǎn)速信號時手動啟動電動盤車正常運行，#2汽輪機收到零轉(zhuǎn)速信號時手動啟動電動盤車正常運行，同一時間#1汽輪機電動盤車自停。通過多次的反復(fù)試驗只能保證一套電動盤車的運行，于是將#2、#3汽輪機進行手動盤車。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機為800 kW，無法保證所帶設(shè)備的同時運行。通過計算準備在今年裝置大修時將柴油發(fā)電機發(fā)電量擴大到1600 kW，保證此后發(fā)生類似事件時裝置的安全。

3.4 UPS停電導(dǎo)致DCS無顯示

19:20停電后UPS自動切換到蓄電池供電，21:11時出現(xiàn)三套汽輪機潤滑油泵反復(fù)啟停，汽輪機所有數(shù)據(jù)顯示黃色(故障)的現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池電壓低，觸發(fā)UPS電源電壓低聯(lián)鎖動作，切換到柴油發(fā)電機電源上，由于柴油發(fā)電機電壓不穩(wěn)定，當達到UPS電壓低聯(lián)鎖時，UPS電源又自動切換為蓄電池供電，但是蓄電池電壓低又會切換到柴油發(fā)電機上。在此UPS電源反復(fù)切換的過程中，儀表控制柜瞬間失電，汽輪機油泵盤車失去控制自停，電源切換到柴發(fā)上，控制柜恢復(fù)供電，汽輪機油泵聯(lián)鎖自啟，此時柴發(fā)電壓變低又會切換到蓄電池上。

21:38 UPS全部失電，空分DCS失去所有數(shù)據(jù)顯示，由于DCS失控，100 m3自增壓貯槽外送閥門SV1651失電關(guān)閉，放空閥PV1621失電打開;2000 m3貯槽#3事故液氮泵自停;裝置上下聯(lián)通閥LV_1、HV_2、HV_3全部打開，污氮氣放空閥PV_107全開。為保證裝置的安全，手動關(guān)閉100 m3放空閥PV1621，打開外送閥SV1651，保證液體泵的密封氣;就地啟動#3事故液氮泵外送;打開上塔低壓氮氣、污氮氣吹出閥V_302、V_303，防止上塔超壓。

為避免三套空分裝置同時失去控制，在對柴油發(fā)電機擴大發(fā)電量的同時，將現(xiàn)有的兩臺UPS供應(yīng)三套空分控制柜，改造為三臺UPS供應(yīng)三套空分控制柜，互不干擾，UPS蓄電池容量不變，這就延長了事故狀態(tài)下蓄電池的供電時間，杜絕了三套空分同時失控的現(xiàn)象。

4 總結(jié)

空分裝置的全面停電，對裝置的安全構(gòu)成嚴重的威脅。在處理的過程中如果考慮不周全或措施不當，都會對裝置造成損壞并引發(fā)次生事故。為提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力，分廠加強了班組的培訓和預(yù)案制定，保證以后在突發(fā)事件中能夠使裝置平穩(wěn)停運。