氯壓機技術(shù)改造總結(jié)

謝毅龍

（寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司，浙江寧波315204）

寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司于2006年建成投產(chǎn)，擁有15萬t/a離子膜燒堿和12萬t/a液氯的生產(chǎn)能力。投產(chǎn)初期采用6臺YLJ-2000/3.5型液環(huán)式氯壓機（納氏泵）輸送氯氣，每臺納氏泵平均運行功率為185 kW，年耗電約888萬kW·h。因硫酸腐蝕和氣液沖蝕等原因造成納氏泵抽力下降，平均每半年需更換一次泵蓋、泵殼和葉輪等過流部件，零配件及檢修費用每年約50萬元。為節(jié)能減排，降低生產(chǎn)運行成本，根據(jù)國內(nèi)氯堿裝置氯氣輸送設(shè)備使用情況，對現(xiàn)有氯壓機系統(tǒng)進行改造，將納氏泵改為離心式氯壓機（透平機）。

1 透平機選定

1.1 透平機輸送能力、出口壓力和電機功率的選定

鎮(zhèn)洋氯堿裝置現(xiàn)有6臺離子膜復(fù)極電槽，每小時氯氣產(chǎn)量按最高運行電流15.5kA計算，為1.323× 15.5×（144×4+142×2）÷71×22.4×96%=5 340（m3/h）。為保證裝置的安全平穩(wěn)運行，此次改造采用透平機2開1備代替6臺納氏泵，單臺透平機輸送能力按氯氣產(chǎn)量加上20%的調(diào)節(jié)富裕量計算，為：5 340× 1.2÷2=3 204（m3/h）。

為不影響氯堿裝置平穩(wěn)運行，此次氯壓機改造為納氏泵逐臺改造、透平機逐臺投運，其中，首臺透平機將與納氏泵并聯(lián)運行，而納氏泵出口壓力為0.25 MPa（A）左右，為防止透平機出口壓力過高，造成納氏泵出口憋壓、抽力下降，選定透平機出口壓力為0.25～0.30 MPa（A）。

為最大限度地利用原有200 kW電機的電纜、軟啟動等配套設(shè)施，將所選透平機電機功率限定為200 kW。

1.2 透平機型號、規(guī)格和結(jié)構(gòu)的確定

通過與氯氣透平機生產(chǎn)廠家技術(shù)交流和詢價比價，最終選用國產(chǎn)的LYJ-3200/0.28型透平機3臺，主要技術(shù)參數(shù)為，吸氣能力3 200 m3/h；排氣壓力0.28 MPa（A）；電機型號Y-315L1-2/200 kW；冷卻水消耗33 t/h；密封氣消耗20 m3/h；儀表空氣消耗4.5 m3/h。

此透平機由電機、增速箱、壓縮機、氯氣冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和控制監(jiān)測系統(tǒng)組成，是電機驅(qū)動的二級離心式氯氣壓縮機。采用集成式整體設(shè)計，將電機、增速箱、壓縮機與油潤滑系統(tǒng)集成在同一個公用機組底座上。

電機采用200 kW、2 900 r/m普通電機，經(jīng)增速箱提速后，將壓縮機增速至22 065 r/m。壓縮機采用單軸懸臂兩級水平剖分設(shè)計，巴氏合金滑動軸承支承。密封系統(tǒng)采用三腔迷宮式抽充氣結(jié)構(gòu)，用干燥氮氣作為密封氣，防止氣中含水過高造成過流部件腐蝕；與抽氣管保持6～10 kPa正壓差，防止氯氣泄漏與潤滑油反應(yīng)，影響潤滑油性能。

氯氣首先進入壓縮機一級壓縮，升壓后，進入一級氯氣冷卻器冷卻，再進入第二級壓縮，經(jīng)二級氯氣冷卻器冷卻后，送往后序裝置。氯氣冷卻系統(tǒng)采用2臺列管式冷卻器，經(jīng)防結(jié)水垢涂層處理，單獨設(shè)置在主機旁邊，每臺冷卻器換熱面積為70 m2，冷卻水自循環(huán)水系統(tǒng)總管引入，調(diào)節(jié)供水壓力小于氯氣壓力，采用無壓回水，用pH計實時監(jiān)測回水pH值以確定換熱器有無氯氣滲漏。

潤滑系統(tǒng)由油箱、電加熱器、主油泵、副油泵、油冷卻器、過濾器組成。主機底座與油箱焊成一體，主機起動前，采用副油泵（電動油泵）提供潤滑，主機運行油壓正常后采用主油泵（軸頭油泵）供油潤滑，油壓控制為0.18（±0.02）MPa，油溫控制為30～40℃。

透平機組的監(jiān)測控制系統(tǒng)由測溫、測壓、軸振軸位移監(jiān)測，氯氣回流控制、軸封氣壓控制、防喘振及跑氯控制保護系統(tǒng)組成。機組的運行、調(diào)節(jié)、控制和監(jiān)測采用PLC控制，與主裝置DCS建立通信，保持不間斷監(jiān)控。

2 氯氣壓縮工藝系統(tǒng)改造

為使氯氣壓縮工藝系統(tǒng)符合透平機氯氣壓縮的要求，需對原納氏泵氯壓系統(tǒng)進行改造。為保證進透平機氯氣的含水量＜200×10-6且無酸霧，在原氯氣干燥系統(tǒng)出口與透平機進口之間，增加美國孟莫克酸霧捕集器1套。拆除納氏泵及底板，將其砼基礎(chǔ)找平，預(yù)裝地腳螺栓，安裝透平機，找正灌漿。拆除濃硫酸冷卻器和氣液分離器，將其砼基礎(chǔ)找平，預(yù)裝地腳螺栓，安裝氯氣冷卻器，找正灌漿。增加80 m3砼集水池1個，收集氯氣冷卻器回水，用離心式鑄鐵泵送至循環(huán)系統(tǒng)回水管。在透平機附近建造電儀控制間，與主裝置DCS建立通信，實現(xiàn)實時監(jiān)控。每臺透平機組安裝氯氣回流、防喘振、密封氣、跑氯共4組氣動調(diào)節(jié)閥，安裝氯氣、氮氣、潤滑油、壓縮機和電機各系統(tǒng)各類變送器共19臺、安裝現(xiàn)場儀表共10臺。

3 氯壓機改造費用

氯壓機改造費用主要由以下內(nèi)容組成。

（1）3臺透平機組，包括主機、電機、電儀控制柜、機組本體儀表、冷卻器、襯四氟金屬波紋管和隨機備件。

（2）酸霧捕集器殼體1臺、美國孟莫克酸霧捕集器元件3個。

（3）配套儀表：氣動調(diào)節(jié)閥、壓力表、壓力變送器、溫度計、熱電阻、自力式調(diào)節(jié)閥、pH計和通信電纜。

（4）電儀控制間和循環(huán)冷卻水回收設(shè)施建造：電儀控制間、集水池、集水泵和引水罐。

（5）管道、閥門、法蘭、緊固件、墊片、護套管、電纜架等安裝材料和機電儀管道安裝費。

（6）其他費用：壓力管道設(shè)計費、培訓費、動力電纜采購和潤滑油采購費等。

綜合以上各項費用，氯壓機改造總費用為526.7萬元。

4 氯壓機改造技術(shù)經(jīng)濟評價

本次氯壓機改造項目3臺透平機陸續(xù)投運后，排氣壓力控制為0.30MPa（A），電機運行功率為200kW，2臺透平機并聯(lián)運行能滿足15萬t/a離子膜燒堿裝置的運行要求。

在氯壓機改造前，采用6臺納氏泵輸送氯氣，每臺納氏泵平均運行功率為185 kW，總功率為1 110 kW。氯壓機改造后，每臺透平機平均運行功率為200 kW，總功率為400kW，相比納氏泵每小時節(jié)電710kW·h。按全年運行8 000 h計算，節(jié)電568萬kW·h，按電價0.56元/kW·h計算，節(jié)約電費318.08萬元。

此次氯壓機改造項目總費用為526.7萬元，按所節(jié)約的電費計算，靜態(tài)投資回收期為1.66年。此外，通過氯壓機改造，每年可節(jié)約納氏泵檢修費用50萬元，降低濃硫酸消耗，同時提高氯氣液化溫度、降低液化能耗。

5 結(jié)語

本次氯壓機改造工作自2011年4月以來，歷經(jīng)項目調(diào)研、可行性研究、工程設(shè)計、項目施工、試車驗收等階段，到2012年3月，第三臺透平機安裝投運，歷經(jīng)1年時間。改造工作完成后，透平機組運行能力滿足了15萬t/a離子膜燒堿裝置的運行要求，達到了預(yù)期效果。在改造過程中，機、電、儀、工藝各專業(yè)和設(shè)備所在工段準備工作充分、考慮周密，納氏泵系統(tǒng)的停車拆除和透平機的安裝投運均未影響氯堿裝置的安全穩(wěn)定運行，完全做到無縫對接。但透平機運行過程中也存在一些問題：在6臺電槽電流為15.5kA負荷條件下，透平機及氯總管各回流幾近全關(guān)，電機在額定功率附近運行，這就要求崗位操作人員及時調(diào)整、精心操作，以避免電機超負荷運行；因進油冷卻器循環(huán)水處于系統(tǒng)末端，循環(huán)水壓力偏低、水量偏少，在夏季，循環(huán)水溫度將上升，增速箱油溫將超出45℃的控制高限，為了透平機組的安全穩(wěn)定運行，平穩(wěn)渡夏，油冷卻器應(yīng)增加冷凍水冷卻。