一套空分裝置原始開車存在問題及對(duì)策研究

李東方，楊 華

(河南能源化工集團(tuán)洛陽(yáng)永龍能化有限公司,河南 洛陽(yáng) 471100)

32000Nm3/h空分裝置是河南能源化工集團(tuán)洛陽(yáng)永龍能化有限公司年產(chǎn)20萬噸乙二醇項(xiàng)目的配套項(xiàng)目，項(xiàng)目于2009年10月開工建設(shè)，空分裝置于2013年10月開始單體試車，2014年6月產(chǎn)出合格產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。試車期間出現(xiàn)多次問題，影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，組織技術(shù)人員分析出現(xiàn)問題，制定了相關(guān)的技改措施，實(shí)現(xiàn)了空分裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，為后續(xù)裝置運(yùn)行提供了合格的產(chǎn)品。本文對(duì)試車中出現(xiàn)的問題和相關(guān)技改做了總結(jié)。

1 工藝流程

空分裝置采用開封空分集團(tuán)技術(shù)，為離心式空氣壓縮機(jī)、常溫分子篩純化、透平增壓膨脹機(jī)、填料型上塔、全精餾無氫制氬、液氧(氮)泵增壓的內(nèi)壓縮流程。為后續(xù)氣化、凈化、乙二醇裝置提供合格的高壓氧氣、低壓氧氣、高壓氮?dú)?、低壓氮?dú)?、儀表空氣、液氮,并生產(chǎn)部分液氧、液氮產(chǎn)品作為產(chǎn)品送往貯存系統(tǒng)等待銷售。

2 裝置開車過程中存在的問題及相應(yīng)技改措施

2.1 汽輪機(jī)葉輪和靜葉片銹蝕跳車

汽輪機(jī)于2010年訂貨，2013年10月開始汽輪機(jī)單試，試車時(shí)振動(dòng)大于設(shè)計(jì)值，但未繼續(xù)升高，廠家人員指導(dǎo)繼續(xù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試車，兩次聯(lián)動(dòng)試車汽輪機(jī)振動(dòng)值仍高于設(shè)計(jì)值，在完成空壓機(jī)組后續(xù)管線吹掃后，再次準(zhǔn)備全系統(tǒng)試車時(shí)，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)(2100轉(zhuǎn)/分鐘)因振動(dòng)值高聯(lián)鎖報(bào)警停車，再次進(jìn)行熱啟動(dòng)時(shí)再次跳車，隨后經(jīng)廠家同意再次進(jìn)行冷啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)，仍然因?yàn)檎駝?dòng)值高跳車。于是聯(lián)系檢修單位進(jìn)行汽輪機(jī)拆檢，拆開后發(fā)現(xiàn)軸、葉輪、靜葉片銹蝕較多，且級(jí)間密封部分損壞。

原因分析：因裝置汽輪機(jī)訂貨較早，到安裝試車時(shí)中間經(jīng)歷了將近3年，且汽輪機(jī)到貨和安裝時(shí)，因?yàn)樘鞖獬睗窈捅Ｗo(hù)不到位的原因，產(chǎn)生銹蝕。在汽輪機(jī)單體試車后中抽管線內(nèi)部以及汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子空間和凝汽器內(nèi)存有少量水，濕的水蒸氣會(huì)加劇了汽輪機(jī)軸、葉輪以及靜葉片的腐蝕，致使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、隔板大量生銹，造成汽輪機(jī)停車檢修。

技改措施：在現(xiàn)場(chǎng)真空液氮儲(chǔ)槽空浴式氣化器后引出一根φ25×3的不銹鋼管，引至汽輪機(jī)中抽蒸汽管線疏水管線處，在連接前加一DN20截止閥和帶頸對(duì)焊法蘭連接，正常開車時(shí)閥前法蘭加盲板，防止閥門內(nèi)漏引起汽輪機(jī)真空下降和氮?dú)庑孤洞嬖诎踩[患；在汽輪機(jī)長(zhǎng)期停車時(shí)，投用空浴式氣化器，用干燥的氮?dú)獯祾咂啓C(jī)轉(zhuǎn)子以及靜葉片等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，干燥氮?dú)馕账魵獠⑵鋷С銎啓C(jī)，并且充入氮?dú)膺€可以做保護(hù)氣，減慢轉(zhuǎn)子的電化學(xué)腐蝕速度，保護(hù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、靜葉片等內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此項(xiàng)目存在一潛在風(fēng)險(xiǎn)：氮?dú)鈴钠啓C(jī)高低壓氣缸迷宮密封處逸出，會(huì)造成壓縮廠房?jī)?nèi)氮?dú)夂可撸嬖谌藛T窒息的風(fēng)險(xiǎn)。

防范措施：在投用時(shí)打開壓縮廠房窗戶加強(qiáng)通風(fēng)，并且巡檢人員攜帶四合一分析儀隨時(shí)檢測(cè)氧含量是否合格，約4小時(shí)后，改為密封保護(hù)，停止氮?dú)獯祾?。如在開車不用時(shí)在閥前加盲板，防止閥門內(nèi)漏引起汽輪機(jī)真空下降和氮?dú)庑孤洞嬖诎踩[患。

2.2 增壓機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)斷線跳車

本裝置增壓機(jī)徑向振動(dòng)測(cè)點(diǎn)VIA01163/01164，設(shè)計(jì)為一取一的聯(lián)鎖跳車，當(dāng)斷線時(shí)聯(lián)鎖跳車，在試車過程中兩次出現(xiàn)斷線，空壓機(jī)組跳車。經(jīng)過拆檢，發(fā)現(xiàn)此測(cè)點(diǎn)出軸瓦處信號(hào)線孔邊緣較為鋒利，當(dāng)與信號(hào)線摩擦?xí)r容易割斷，對(duì)信號(hào)線孔周圍進(jìn)行輕微打磨，改為圓滑表面；在聯(lián)鎖設(shè)置方面與電儀中心溝通，采取兩項(xiàng)變更：(1)將信號(hào)改為斷線歸零，報(bào)警而不跳車；(2)聯(lián)鎖由1取1更改為2取2，當(dāng)斷線后立即進(jìn)行匯報(bào)分析，對(duì)連鎖進(jìn)行解除；(3)對(duì)傳輸線進(jìn)行更換，由軟線更換為更為耐磨的硬線。全部變更完成后，未再出現(xiàn)因斷線引起的跳車。

2.2 汽輪機(jī)真空度周期性下降

聯(lián)動(dòng)試車后，當(dāng)純化系統(tǒng)投用后，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)真空度周期性(每4小時(shí))下降：從-0.07突然將至-0.04報(bào)警狀態(tài)。

原因分析：經(jīng)過分析與分子篩加熱中壓蒸汽投用周期相同，檢查現(xiàn)場(chǎng)管線，原設(shè)計(jì)抽氣器蒸汽管線與分子篩蒸汽加熱器蒸汽管線在同一支管(DN200)上，當(dāng)分子篩加熱時(shí)中壓蒸汽用量突然增大會(huì)造成中壓蒸汽壓力降低，影響抽氣器抽真空效果，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致汽輪機(jī)停車。

技改措施：利用停車機(jī)會(huì)，將抽氣器用蒸汽管線直接接到中壓蒸汽母管(DN400)上，并將兩者管口距離保持2m，減少分子篩加熱投用時(shí)造成的蒸汽壓力波動(dòng)。改造后未再出現(xiàn)此類情形。

2.3 純化系統(tǒng)加熱器后低壓蒸汽帶水

分子篩加熱階段，利用低壓蒸汽(1.7MPa)對(duì)再生氣進(jìn)行加熱，冷凝液進(jìn)入氣液分離器，部分經(jīng)分離后由分離器底部進(jìn)入低低壓蒸汽管網(wǎng)閃蒸(0.5 MPa)，其余則經(jīng)過分離器底部疏水閥排放地溝。由于閃蒸不充分，導(dǎo)致部分冷凝液進(jìn)入低低壓蒸汽管線(0.5MPa)，影響循環(huán)水站汽輪機(jī)的運(yùn)行。排放地溝的冷凝液無法回收，造成了一定的浪費(fèi)且排放噪音較大。

技改措施：新增一閃蒸罐，將分離器底部的冷凝液接至閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，閃蒸后的冷凝液在閃蒸罐內(nèi)分離，蒸汽部分經(jīng)頂部出口進(jìn)入低低壓蒸汽管網(wǎng)(0.5MPa)，底部冷凝液送至熱電廠冷凝液回收。對(duì)新增冷凝液管道和低壓蒸汽管道進(jìn)行保溫處理。

2.4 事故氮泵密封氣溫度低跳車

改造前事故氮泵密封氣由儀表空氣儲(chǔ)罐提供，在裝置緊急停車時(shí)，由于儀表空氣漏點(diǎn)較高(設(shè)計(jì)-40℃，但停車時(shí)因用戶突然增多，實(shí)際測(cè)量只有-20℃)，低溫液體泵的密封氣無法保證。在緊急停車后，需立即啟動(dòng)事故氮泵，由于儀表氣中的水分在迷宮密封中析出、結(jié)霜，最終導(dǎo)致事故液氮泵因密封氣溫度低而多次跳車，嚴(yán)重影響了緊急狀態(tài)下事故氮?dú)獾牡木o急外供，造成氣化裝置氮?dú)獠粔蛴么嬖谳^大安全隱患。

技改措施：由空浴式氣化器后，外供閥前引出低壓氮?dú)庾鳛槭鹿室旱玫膫溆妹芊鈿鈿庠矗诠芫€上加裝DN10 PN1.0截止閥確保密封氣氣源切換、隔離，改造后事故氮泵未再因?yàn)槊芊鈿鉁囟鹊投嚒?/p>

2.5 空分液氮泵汽蝕嚴(yán)重

氣化爐投煤后，空分高壓液氮泵多次出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，停泵加溫重新預(yù)冷啟泵才能夠恢復(fù)，經(jīng)常出現(xiàn)無備泵的情況，甚至出現(xiàn)兩臺(tái)泵都汽蝕的情況，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過分析DCS運(yùn)行趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)氣化使用高壓氮?dú)饬坎环€(wěn)定，在700～5000Nm3/h范圍波動(dòng)。流量小時(shí)，電機(jī)輸出的功率主要用于攪拌泵內(nèi)的低溫液體，使其溫度上升，低溫液體氣化，造成汽蝕。并且外供放空閥為壓力控制，無法及時(shí)放空不能及時(shí)調(diào)節(jié)流量。通過與后續(xù)氣化系統(tǒng)協(xié)調(diào)，平衡高壓氮?dú)庥昧浚⑶覍⒎趴臻y打開速度進(jìn)行設(shè)置，并且改為流量控制，當(dāng)氣化用量低于4000NM3/h時(shí)放空閥快速打開，保證了液氮泵的外供流量穩(wěn)定，改造后未再出現(xiàn)此類問題。

2.6 汽輪機(jī)中抽蒸汽外供波動(dòng)

公司熱電廠外供低低壓蒸汽設(shè)計(jì)壓力為0.8MPa至空分界區(qū)管網(wǎng)時(shí)為0.5～0.6MPa，而空分廠汽輪機(jī)中抽蒸汽的壓力為0.5MPa，低低壓蒸汽管網(wǎng)壓力有時(shí)比空分外供壓力還要高，造成空分汽輪機(jī)中抽蒸汽的外供量不穩(wěn)定，汽輪機(jī)運(yùn)行振動(dòng)存在波動(dòng)，不利于汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

技改措施：增加0.8MPa-0.5MPa的減壓閥，將低低壓蒸汽管網(wǎng)的壓力降低至0.5MPa，并可通過PV37005進(jìn)行調(diào)整，提高汽輪機(jī)中抽蒸汽的流量和穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

空分裝置是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)，并且沒有備用系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。通過對(duì)開車過程中的各項(xiàng)問題的分析和相應(yīng)的技改，消除了安全隱患，實(shí)現(xiàn)了空分裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為系統(tǒng)的安長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行打下了基礎(chǔ)。