透平機與液環(huán)機組并用技術改造

李學偉，劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北唐山063305）

唐山三友氯堿有限責任公司通過多年的改擴建現(xiàn)已具備年產(chǎn)40萬t燒堿及 40萬t聚氯乙烯的生產(chǎn)能力。該公司共有3套燒堿生產(chǎn)裝置，首套裝置10萬t/a能力于2005年開車運行，第二套裝置15萬t/a能力于2007年投入生產(chǎn)，第三套零極距電解槽于2012年3月開車成功。涉及本次技術改造的燒堿裝置為第一套和第二套裝置氯氣輸送壓縮部分，利用進口西門子離心氯氣壓縮機的長周期穩(wěn)定運行能力，提高裝置的運行穩(wěn)定性。

1 改造前工藝情況

1.1 液環(huán)氯壓機的運行情況

一期裝置的氯氣輸送設備選用了納西姆的液環(huán)氯氣壓縮機，使用初期的2年，運行基本平穩(wěn)，但隨著機組的運轉，檢修次數(shù)增加，檢修維護也無法完全達到標準，致使性能下降、機組狀況逐步劣化，不能長周期運行，曾出現(xiàn)多次機組軸承故障、機械密封大量泄漏等事故，造成裝置頻繁波動，影響了生產(chǎn)安全。

1.2 離心氯氣壓縮機運行狀況

二期裝置在建設時，選用了西門子離心氯氣壓縮機，由于離心機組設計先進、制造精良，運行中沒有出現(xiàn)過機械故障，只是部分儀表因外界因素影響導致機組出現(xiàn)過連鎖跳車情況。通過對儀表出現(xiàn)的問題進行改進，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定和安全。

1.3 改造需求

由于二期裝置在建設施工時選擇了2步走，靜止裝置按照15萬t/a能力設計制造，初期電解槽、氫壓機、氯壓機均按照10萬t/a能力采購，后期通過增加電解槽和機組達到設計產(chǎn)能要求。在后期改造增產(chǎn)時，考慮到透平機運行后期會存在性能下降，新增氯氣壓縮機選用了直接滿足電解總體產(chǎn)能的大機組，使小機組處于備用閑置狀態(tài)。

2 技術改造方案

2.1 一期系統(tǒng)的原有工藝流程

經(jīng)泡罩干燥塔干燥后的氯氣直接進入氯氣壓縮機進行壓縮，3臺液環(huán)壓縮機，正常開2備1，倒換使用。壓縮后的氯氣經(jīng)酸霧捕集器除霧過濾后，純凈的氯氣進入分配臺向下游輸送。機后的酸霧捕集器為2臺，原設計使用國產(chǎn)濾芯，后因捕集效果差，其中2#酸霧捕集器在2008年通過技術改造更換為進口孟莫克濾芯，1臺即滿足10萬t處理能力，而1#捕集器未做改動，進出口閥門處于關閉狀態(tài)，留作備用。

2.2 二期系統(tǒng)的原有工藝流程

經(jīng)過泡罩干燥塔處理的氯氣先經(jīng)過酸霧捕集器除霧過濾，純凈干燥的氯氣再進入氯氣壓縮機進行壓縮，2臺均為西門子氯氣壓縮機組，1#機組為10萬t/a氯氣處理能力，2#機組為15萬t/a氯氣處理能力，壓縮后的氯氣進入分配臺向下游輸送。在正常生產(chǎn)時，單開2#機組即滿足電解裝置產(chǎn)能，使1#機組大部分處于備用狀態(tài)。

2.3 工藝改動方案

（1）在一期裝置泡罩干燥塔出口增加1#閥門，用于切斷去液環(huán)壓縮機的管線，同時，增加2#閥門和管線使干燥后的氯氣進入1#酸霧捕集器；

（2）捕集器濾芯更換為孟莫克進口濾芯以確保除霧效果，保護離心機組；

（3）在1#酸霧捕集器出口增加管線通過3#閥門進入二期備用離心氯氣壓縮機的進口；

（4）壓縮后的氯氣經(jīng)過4#、5#閥門及管線返回一期裝置進入氯氣分配臺，使1#離心機組可以通過閥門和管線并入一期裝置使用。

改造后的氯氣壓縮工藝流程示意圖見圖1。

2.4 控制系統(tǒng)的改造

本次技術改造核心裝置上，只通過閥門及管線使其具備進入和退出一期裝置的能力，而機組原有的儀表電氣控制基本不參與改造，涉及機組與2套電解裝置的連鎖是通過在2套DCS系統(tǒng)間使用繼電器接點信號和軟硬開關來實現(xiàn)的。

首先，針對改造后的運行方式，將原有程序“氯壓機全部跳車”→連鎖“電解槽全部停車”修改為“任意一臺氯壓機機組停車”→連鎖 “電解槽全部停車”，即將原有的邏輯關系由“AND”改為“OR”。然后，在一期增加“1#透平機組停車”→連鎖“電解槽全部停車”的連鎖程序，并設置單項“解除/投入”開關。同時，對“電解槽全部停車”連鎖壓縮機組停的程序增加“停1#透平機組”連鎖項。

在二期系統(tǒng)中依照一期改動，將原有“氯壓機全部跳車”→連鎖“電解槽全部停車”修改為“任意一臺氯壓機機組停車”→連鎖“電解槽全部停車”，設置“解除/投入”開關，可以使1#透平機機組具有隔離二期系統(tǒng)的自由位置。

機組的DCS操作通過為一期操作員增加1臺二期DCS系統(tǒng)的下位機操作站實現(xiàn)。

3 改造后運行情況

改造后，二期裝置備用透平機組可以任意運行在2套裝置中，可以與一期液環(huán)機組并用和倒換，同時,依然可以在二期裝置中并用和倒換，增加了2套裝置運行的靈活性和可靠性。在改造后2年的運行過程中，出現(xiàn)沒有因氯氣壓縮機組故障導致系統(tǒng)停車的問題，2套燒堿系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性大大提高。