3102－JT轉子結垢對工藝的影響和清洗處理

王科倫，浦發平

（1.四川大學化工學院，四川成都 610065；2.貴州赤天化股份公司，貴州赤水 564707）

赤天化二氧化碳汽提法尿素生產裝置是上世紀70年代引進的全國十三套大化肥之一，是典型的荷蘭斯太米卡邦尿素工藝。該裝置二氧化碳壓縮機為離心式壓縮機，采用蒸汽驅動透平。工藝人員經過不斷探索、學習和總結，裝置已達到較穩定的運行狀態，但由于外部因素的影響，使裝置的安全生產受到不同程度的威脅。

1 結垢現象

2011年7月，尿素生產裝置自設備年度大修開車運行才兩個月，二氧化碳壓縮機3102－JT透平就出現做功嚴重不足的現象，生產負荷加不上去，壓縮機高中壓閥開度增大，特別是中壓閥全開，無調節余地，抽汽壓力PC3920波動大，對蒸汽系統影響大，能耗高，嚴重時生產裝置在70%負荷都不能穩定運行。

2 結垢原因

根據工藝參數反映出來的現象分析判斷，系二氧化碳壓縮機透平3102－JT結垢，做功不足，對工藝造成影響。經公司分析部門取樣分析，確認為蒸汽品質差，蒸汽中Na＋、SiO2等含量高，引起蒸汽透平的葉片和噴嘴結垢。這是由于公司為優化工藝，引用了紙業公司的蒸汽，為調節鍋爐給水的pH值、除垢，加入了NaOH、Na3PO4。

3 結垢處理

由于結垢嚴重，蒸汽退不出來，會引起PC3920超壓，安全閥啟跳，引起壓縮機喘振而跳車。為使生產裝置能按正常封塔停車操作停下來，也為處理壓縮機透平結垢贏得時間，避免緊急停車或處理壓縮機透平結垢時間不夠造成生產裝置排放后再開車，造成公司經濟損失，制定了專門的停車方案，熱洗透平。

3.1 生產裝置停車

（1）蒸發、解吸保持運行，系統視抽汽壓力情況減負荷到最低（20 000～23 000m3／h）。

（2）循環崗位打開80VC閥3至5扣，全開HV3918副線閥，開0.9MPa蒸汽放空閥一半，適當打開高壓調溫水加蒸汽閥。

（3）總控逐漸關小PV3918、開大HV3915A，將抽汽流量FI3902控制在55～60t／h，PC3920控制在2.1～2.4MPa，開大PV3915，維持好PC3206、PC3915壓力。

（4）系統正常封塔停車，停3104－J、3301－J，注意3104－J出口壓力，泵崗位開3104－J出口排放閥降壓至進口壓力。

（5）逐漸關閉HV3201，關閉時注意PC3920、PC3918壓力，特別是抽汽壓力，不要大幅度減抽汽流量。

（6）HV3201關閉5min后開PV3203，將CO2導出系統，同時壓縮進行降壓降速度。

（7）壓縮在退抽汽，開HV3100切斷閥時，總控要注意控制抽汽壓力穩定在1.5～2.2MPa。

（8）視情況停蒸發，如停車過程中出現抽汽超壓或壓縮機喘振，立即按照緊急停車處理。

3.2 透平熱洗

3.2.1 準備工作

為保證生產裝置不排放，車間制定詳細的清洗方案。在停車前，提前預制并焊接好低壓飽和蒸汽清洗管線，管線采用1吋不銹鋼管焊接，要求氬弧焊焊接，管線預制完后應進行徹底沖洗和吹掃。接入主蒸汽放空管線，斷開低壓飽和蒸汽接入處（3104－F導淋處）法蘭。預制透平缸體排放閥，新增排放導淋并準備透明管（觀察透平缸體熱洗過程中液位），透平停車后在缸體排放管線接入新增導淋管線。見圖1。

圖1 管線連接示意

3.2.2 熱 洗

（1）機組停車需0.5h。機組停車后立即全關250VC閥、抽汽止逆閥、注汽切斷閥，開各蒸汽管線放空閥；通過放空閥確認250VC閥及副線閥完全關死；接缸體導淋、拆除3907－J前進口短接，拆除透平高壓調節閥下部局部保溫，便于監測缸體溫度。降溫約需要3h，同時采用風機吹透平缸體降溫。清洗前工藝確認高壓事故停車閥、高壓提板閥全開，中壓提板閥開度80%。

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（2）機組停車3h或DCSTI3008點溫度下降趨勢變緩后，溫度在150至180℃之間，緩慢微開250VC副線，排盡飽和蒸汽管線冷凝液后注入少量低壓飽和蒸汽，并監視TI3008和透平缸體溫度下降速率，嚴防缸體溫度出現大幅下降。蒸汽加入量及降溫速率可通過250VC副線閥、低壓飽和蒸汽加入閥、高壓調節閥控制。根據溫度下降趨勢，透平抽真空，保持足夠量蒸汽流通。

（3）混和蒸汽降溫2h或缸體降溫趨于平緩后，排空3905C液位，破真空（可開輔抽維持適當真空），開始往蒸汽中加入冷凝液，嚴格監視缸體溫度下降趨勢，通過缸體導淋排盡積液。該清洗過程中，根據缸體溫度和PI3930壓力情況，關小250VC副線閥，開大3104－F低壓飽和蒸汽加入閥。

（4）加冷凝液清洗2h或缸體溫度不再下降后，停止加混和蒸汽，全關中壓調節閥，全開冷凝液閥加水，通過缸體導淋透明管觀察缸體液位，待冷凝液滿至中壓調節閥閥前一定位置后，反復開、關中壓調節閥沖洗透平中壓段。該步驟實施過程中，若液位上升后透平盤車停轉或液位無法上升到中壓閥閥前（通過段間軸封漏入后缸），中止該步驟，恢復混和蒸汽或低壓飽和蒸汽加冷凝液方式清洗。

（5）冷凝液清洗1.5h或清洗冷凝液中SiO2、Na＋含量下降趨于平穩時停止加冷凝液清洗。重新加入混和蒸汽吹掃10～30min。蒸汽吹掃過程中，向3905C充液80%后通過3907－J進口短接處排盡冷凝液及雜質，排空后再次充液并開始抽真空，確認缸體排盡積液后恢復缸體導淋和3907－J進口短接，同時主蒸汽管線開始暖管。該步驟視清洗時間可盡量縮短或不吹掃，但須確認缸體積液排盡。

清洗過程中，加冷凝液之前中化每30min在3907－J進口短接處取樣分析，加冷凝液之后每20min取樣分析，直到清洗冷凝液中SiO2含量下降趨于平穩或清洗達規定時間為止，同時分析磷酸鹽、Na＋濃度，并檢查冷凝液pH值，作為參考。清洗合格后，拆除低壓飽和蒸汽清洗管線，恢復原管線。

4 熱洗效果

公司于2011年7月7日對二氧化碳壓縮機進行熱洗。按照熱洗方案，7：04系統封塔停車，7：05停蒸發，7：12停解吸，7：20停3102－J，9：30注入低壓蒸汽降溫，開始熱洗，10：30混入冷凝液，11：30全走冷凝液，15：30停止清洗，16：28機組沖轉，18：45投料開車。在整個熱洗過程中，分析部門一直取樣分析，見表1。

表1 3102－J清洗數據記錄（7月7日）

熱洗后，二氧化碳壓縮機沖轉開車，未發現異常，運行穩定，所有參數恢復正常，達到正常工況下指標，見表2。

從表2中不難看出，熱洗前，壓縮機的高中壓閥已開完，蒸汽用量大，負荷加不上去；熱洗后，壓縮機的高中壓閥恢復正常開度，蒸汽用量下降，能耗恢復正常水平，負荷也可以加滿甚至更高。

5 注意事項

（1）低壓飽和蒸汽清洗管線須提前預制好，并確認清洗干凈，防止清洗過程中機械雜質帶入透平。

（2）整個清洗過程中，全程確認透平轉子處于轉動狀態，油系統不能中斷，機組不能停轉。透平盤車轉動必須有專人監護，當盤車器出現故障不能正常運轉時，立即手動盤車。

（3）往蒸汽中加水操作要緩慢，防止發生水擊，并注意管道是否振動，聲音是否異常。

（4）清洗結束后，通過缸體導淋確認缸體排盡積液，所有蒸汽管線確認無冷凝液積存。

（5）清洗結束后，需向3905－C充液并通過3907－J進口短節排盡冷凝液及雜質后再次充液開車。

（6）清洗按照尿素系統正常封塔停車12h進行，如機組降溫時間過長而熱洗時間不足或熱洗效果達不到要求，需延長機組除垢處理時間，則排放高壓系統延長熱洗時間或采取其他方式進行除垢。

表2 熱洗前后運行參數對比

6 總 結

由于二氧化碳壓縮機透平3102－JT結垢在此前未遇到過，熱洗也從未進行過，在同類大氮肥裝置中也很少遇到。我們針對壓縮機透平的結構特點和實際運行情況，制定出詳細的熱洗方案，方法是可行的。通過此種方法熱洗，壓縮機透平3102－JT做功能力恢復到結垢前，能耗明顯下降，達到所要的效果。采用此種熱洗方法，壓縮機透平不用開缸，尿素高壓系統不排放，檢修成本降低，恢復開車時間縮短，比開缸熱洗節省30h，從而為企業創造更多經濟效益。