乙烯裝置三機(jī)蒸汽透平結(jié)垢的處理

馬時(shí)霖，秦海良，姬宏峰

(蘭州石化榆林化工有限公司，陜西 榆林719000)

蘭州石化公司46萬t／年乙烯裝置于2005年4月開工建設(shè)，2006年10月16日中交，于2006年11月18日正式投產(chǎn)開車，實(shí)現(xiàn)一次開車成功。裝置采用的是美國(guó)KBR公司的SCORE專利技術(shù)，裝置裂解氣壓縮機(jī)201J、乙烯壓縮機(jī)501J及丙烯壓縮機(jī)601J，系從日本Elliott公司引進(jìn)。

2017年5月乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)透平出現(xiàn)做功效率下降，影響蒸汽平衡和裝置平穩(wěn)生產(chǎn)，無法保證正常運(yùn)行。排查發(fā)現(xiàn)裂解爐鍋爐爐水出現(xiàn)電導(dǎo)率上升的情況，判斷為裂解氣壓縮機(jī)透平機(jī)體結(jié)垢，通過研究分析討論，與相關(guān)專家咨詢，借鑒其他單位經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)三機(jī)透平進(jìn)行濕蒸汽吹掃除垢。

1 事件經(jīng)過

5月上旬乙烯裝置在五爐投油滿負(fù)荷生產(chǎn)運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)裂解氣壓縮機(jī)出現(xiàn)透平進(jìn)汽控制閥（GV閥）全開時(shí)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速無法滿足要求，出現(xiàn)一段吸入壓力持續(xù)偏高的情況，裝置被迫逐步降低生產(chǎn)負(fù)荷。在對(duì)裂解氣壓縮機(jī)進(jìn)行排查分析的同時(shí)，又發(fā)現(xiàn)乙烯壓縮機(jī)[1]、丙烯壓縮機(jī)也出現(xiàn)類似問題。裝置組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了原因分析和對(duì)策研討，經(jīng)分析判斷認(rèn)為是由壓縮機(jī)透平結(jié)垢引起[2]。針對(duì)此問題，采取了對(duì)三機(jī)透平進(jìn)行濕蒸汽吹掃除垢的處置措施，經(jīng)過兩次濕蒸汽吹掃，取得了良好效果，裝置恢復(fù)滿負(fù)荷正常生產(chǎn)運(yùn)行。

2 排查分析

針對(duì)此次三機(jī)透平同一時(shí)間段出現(xiàn)結(jié)垢的情況，裝置從三個(gè)方面進(jìn)行了深入分析。

2.1 裂解爐超高壓蒸汽發(fā)生量分析

裝置對(duì)裂解爐超高壓蒸汽發(fā)生量進(jìn)行了排查。發(fā)現(xiàn)，裂解爐總產(chǎn)汽量無明顯變化。

同時(shí)，通過關(guān)小超高壓蒸汽竄高壓蒸汽的調(diào)節(jié)閥，減少超高壓蒸汽下竄量約2～3t/h。

2016年10月大檢修裝置開工后，裂解氣壓縮機(jī)透平201JT進(jìn)汽控制系統(tǒng)一直未投用，透平全凝操作，為蒸汽用量最少工況。

判斷本次201J轉(zhuǎn)速無法滿足生產(chǎn)需要的情況，不是由于超高壓蒸汽發(fā)生量不足所引起。

2.2 壓縮機(jī)運(yùn)行狀況分析

針對(duì)壓縮機(jī)系統(tǒng)，通過對(duì)裂解氣壓縮機(jī)201J三返一、四返四防喘閥進(jìn)行檢查，排除了防喘閥內(nèi)漏的可能性，對(duì)各系統(tǒng)返回壓縮機(jī)系統(tǒng)的流量進(jìn)行排查，排除了系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)量偏大的可能性。

裝置對(duì)各壓縮機(jī)透平缸體壓力進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)各壓縮機(jī)透平缸體壓力（該壓力測(cè)點(diǎn)位于透平缸體一級(jí)葉輪后）均有不同程度的上升。表1、2、3分別為201J、501J、601J透平缸體壓力排查數(shù)據(jù)匯總。

表1 裂解氣壓縮機(jī)201J透平高、低壓缸壓力

表2 乙烯壓縮機(jī)501J透平缸體壓力

表3 丙烯壓縮機(jī)601J透平高、低壓缸壓力

由上表及DCS中缸體壓力趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，201JT低壓缸、501JT缸體、601JT高壓缸體壓力自3月底開始均有不同程度的上升，并且上升速度較快。透平缸體壓力上升，說明透平機(jī)體存在結(jié)垢情況。鑒于問題的嚴(yán)重性，裝置立即對(duì)二級(jí)脫鹽水、鍋爐給水、鍋爐爐水、蒸汽凝液及透平凝液的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集和分析。

2.3 水質(zhì)及凝液情況排查分析

經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)二級(jí)脫鹽水、鍋爐給水、蒸汽凝液及透平凝液的水質(zhì)分析正常，鍋爐爐水水質(zhì)電導(dǎo)率異常，見表4。

表4 鍋爐爐水分析數(shù)據(jù)

由鍋爐爐水分析數(shù)據(jù)可知，除磷酸根指標(biāo)偶有超標(biāo)外，其余分析項(xiàng)目均在指標(biāo)范圍內(nèi)，但鍋爐爐水中電導(dǎo)率自3月底開始逐漸上升，與三機(jī)透平缸體壓力上升時(shí)間一致，如圖1所示。

圖1 鍋爐爐水趨勢(shì)情況

3 事件原因

通過各方面排查分析，判斷造成此次三機(jī)透平結(jié)垢原因?yàn)椋?/p>

裂解爐連續(xù)排污不暢，造成汽包排污率有所下降，同時(shí)汽包間歇排污頻次偏低，導(dǎo)致鍋爐爐水水質(zhì)變差，鍋爐爐水水質(zhì)情況會(huì)直接影響超高壓蒸汽品質(zhì)，電導(dǎo)率越高，說明水中固溶物（鹽類）含量越高，加之鍋爐爐水中電導(dǎo)率上升的時(shí)間與各壓縮機(jī)透平缸體壓力上升的時(shí)間吻合。分析認(rèn)為，由于鍋爐爐水水質(zhì)變差，進(jìn)而造成三機(jī)透平同一時(shí)間段出現(xiàn)機(jī)體結(jié)垢的情況。

4 吹掃過程

2017年5月13日，乙烯裝置進(jìn)行第一次三機(jī)透平濕蒸汽吹掃除垢操作，吹掃后，三機(jī)透平缸體壓力下降。但在第一次三機(jī)透平濕蒸汽吹掃后，裂解氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速仍然無法滿足裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)需求。分析判斷裂解氣壓縮機(jī)透平葉輪等位置仍存在結(jié)垢情況，第一次吹掃并未將垢物完全清除。2017年6月6日對(duì)三機(jī)透平進(jìn)行第二次濕蒸汽吹掃。通過降低超高壓蒸汽溫度，吹掃期間201J適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，提高除垢效率。

吹掃后評(píng)估效果，裂解氣壓縮機(jī)GV閥開度41.4%，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；低壓缸缸體壓力降至2.0MPa左右，將高壓蒸汽壓力下調(diào)至3.9MPa后缸體壓力降低至1.85MPa，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；分析透平凝液，顯示硅含量、鈉離子、硬度等指標(biāo)基本正常，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

5 三機(jī)透平濕蒸汽吹掃結(jié)果

1）吹掃前后情況對(duì)比。吹掃前后，裝置對(duì)201J關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了收集對(duì)比，見表5。

表5 吹掃前后情況

表5可知，濕蒸汽吹掃前后，在裂解氣流量相同情況下。201J透平蒸汽耗量下降24t/h，GV閥閥位開度下降10.8%，效果明顯。

2）三機(jī)透平凝液分析數(shù)據(jù)對(duì)比，見表6。

表6 三機(jī)透平凝液分析

兩次濕蒸汽吹掃過程均中出現(xiàn)二氧化硅峰值，第一次濕蒸汽吹掃凝液分析中鈉離子含量高，說明垢物主要為硅酸鹽類，與之前原因分析一致。

6 結(jié)論

鍋爐爐水水質(zhì)變差導(dǎo)致三機(jī)透平結(jié)垢，采用濕蒸汽吹掃除垢措施后取得了較為良好的效果，但透平濕蒸汽吹掃也存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，稍有不慎，有可能造成設(shè)備的損壞。因此，日常工作中加強(qiáng)爐水水質(zhì)管控，做好連續(xù)排污管理工作，保證汽包排污率；加強(qiáng)三機(jī)透平缸體壓力監(jiān)控，可有效防止透平結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。