尿素裝置高壓氨泵長周期運行措施

劉 平

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

海洋石油富島有限公司化肥二期裝置采用斯塔米卡邦2000+二氧化碳汽提法工藝，由中國成達化學工程公司設計，生產能力為2 700t/d。高壓氨泵是尿素裝置的核心動力設備之一，其作用是將合成來的液氨從2.5MPa 提升至18.0MPa 送入尿素高壓合成系統(tǒng)。高壓氨泵是日本EBARA 制造的十級中速離心泵，泵體為雙殼結構，外殼圓柱形內包豎向剖分的內部渦殼，在外殼和內殼之間的空間充滿了高壓（壓力為泵出口壓力）液氨，內殼只承受壓縮壓力。葉輪為閉式葉輪，5級葉輪為一組，兩組葉輪為背靠背設計，以抵消軸向力，實現轉子軸向力的平衡。其附屬系統(tǒng)有密封水系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)以及聯鎖控制系統(tǒng)，由高壓電機驅動。

1 工藝流程簡述

液氨由合成裝置提供，正常生產中熱氨、冷氨分別由熱氨泵、冷氨泵提壓后送入氨過濾器，經過濾后進入高壓氨泵入口，經過氨泵提壓到18.0MPa 后送到高壓噴射器，作為動力源將高壓甲銨洗滌器甲銨液送入高壓甲銨冷凝器，氨泵副線回流至合成氨冷凍系統(tǒng)。其密封水由密封水泵提供，密封水壓力為3.0MPa，驅動端和非驅動端密封水流量為1.8m3。

2 高壓氨泵長周期運行影響因素

我廠高壓氨泵自投用以來，整體運行情況良好，泵體及輔助系統(tǒng)未進行大的改造，兩端軸承和增速箱的振動、溫度參數都在較低的水平。

高壓氨泵聯鎖或故障跳車，將直接導致尿素裝置聯鎖封塔停車。歷年來因高壓氨泵跳車導致尿素裝置停車的情況共有10次，詳細情況如表1所示。從表1中可以看出，造成氨泵跳車的原因可以分為兩個方面，一個是電氣、儀表方面的故障，一個是工藝操作及機械故障。其中因氨泵密封水壓力低聯鎖是氨泵跳車的主要原因，占總跳車次數的50%。在裝置開車初期，工藝人員對設備的特性掌握不夠，技能不夠熟練，操作不當造成聯鎖跳車，近年來主要是機械原因或外部因素導致氨泵跳車。

另外，影響高壓氨泵長周期運行的因素還有以下兩點：1）高壓氨泵在線到泵風險高

因工藝原設計氨泵入口無液氨儲槽，液氨直接從合成熱氨泵或冷氨泵送入氨泵入口，因倒泵時備用泵啟動導致氨泵入口壓力大幅度波動，氨泵入口壓力低聯鎖動作跳車，導致尿素裝置停車的風險，所以在線倒泵操作風險較高。

2）高壓氨泵密封使用周期短

我廠高壓氨泵的機械密封采用了集裝式雙端面背靠背結構，早期一直使用進口機封，機封壽命在1a 以上。在機封進行了國產化改造后，雖運行周期有所縮短，但整體運行基本能夠滿足要求。近幾年平均使用周期下降至半年左右，裝置運行風險及成本上升，對裝置的長周期運行帶來較大的隱患。

表1 尿素裝置因高壓氨泵跳車停車情況統(tǒng)計表

對于雙端面密封，一級密封端面泄漏可以直接觀察到，泄漏介質為密封水，少量泄漏對系統(tǒng)及環(huán)境影響不大，但是，大量泄漏會造成密封水壓力降低，進入機械密封內的密封水流量降低，機械密封產生的熱量不能及時帶走，造成機封損壞。如果二級密封泄漏，由于密封水壓力高于氨壓力，密封水泄漏到泵體內，泵內介質密度升高，氨泵負荷增大，同時造成高壓系統(tǒng)水碳比升高，對系統(tǒng)轉化率及能耗有較大影響。

3 高壓氨泵長周期運行措施

以下主要從工藝及設備維護方面探討提高高壓氨泵運行周期的措施和辦法。

1）針對高壓氨泵密封水系統(tǒng)，一方面從本質安全角度提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，增設密封水箱在線液位監(jiān)測，設置報警提示，防止密封水箱液位低未及時進行調整。一方面加強培訓，提高崗位人員操作技能，防止因操作不當導致密封水壓力低聯鎖。

2）通過分析高壓氨泵在線倒泵存在的風險，制定在線倒泵操作方案，經過多次實踐優(yōu)化完善，目前已實現在線平穩(wěn)倒泵，氨泵倒泵操作風險大大降低。

3）機封國產化后，加強機封備件檢修質量管理，確保機封備件檢修質量，與同類型裝置開展技術交流，學習技術改造經驗，改進機封結構及材料等級，增強抗波動能力，延長使用壽命。

4）高壓液氨泵對尿素裝置穩(wěn)定運行至關重要，保持其備用泵隨時完好可投用狀態(tài)非常關鍵。所以，氨泵備用泵應定期檢查備用情況，確認其密封水、潤滑油等輔助系統(tǒng)投用正常，檢查機械密封泄漏情況以及定期盤車等，以確保備用泵能在較短時間投入運行。

5）將原有密封水由裝置蒸汽冷凝液供應，改為純凈度更高的脫鹽水供應，確保密封水無固體雜質，并及時切換清洗密封水過濾器，連續(xù)排放置換密封水箱。同時密封水箱補水閥保持部分開度，密封水箱保持連續(xù)排放，確保密封水潔凈度。

6）嚴格按氨泵維護規(guī)程控制密封水壓力、溫度、流量，并適當提高密封回水流量，降低機封水溫度，以加強機封換熱，改善機封運行工況。

7）穩(wěn)定合成裝置供氨壓力，控制氨泵入口壓力在2.5MPa以下，機封水壓力控制在2.7MPa 以下。裝置緊急停車封塔時，通過全開副線調節(jié)閥，盡快切斷液氨閥門等措施避免氨泵入口壓力超壓，確保機封水壓力不超過機封設計壓力。

4 結語

通過對高壓氨泵聯鎖跳車原因分析，總結相應的預防措施。在日常生產中應加強對關鍵工藝參數的控制，提高日常維護質量，確保在較好的工藝條件下運行，提高氨泵運行周期，降低因氨泵故障造成裝置停車的風險。