二氧化碳壓縮機組開車程序優化

夏古文

（云南水富云天化有限公司尿素車間，云南水富 657800）

二氧化碳壓縮機組開車程序優化

夏古文

（云南水富云天化有限公司尿素車間，云南水富 657800）

通過對壓縮機組運行情況的研究分析，總結了不同開車順序的實際運行效果，并對壓縮機開車程序進行了優化，提出了本公司二氧化碳壓縮機組相對合理的開車程序。

尿素裝置；二氧化碳；壓縮機；開車程序

云南水富云天化有限公司尿素裝置的二氧化碳壓縮機是20世紀70年代從意大利新比隆公司引進的，它屬于汽輪機驅動的雙轉速、雙缸離心式壓縮機。2003年，本公司對尿素裝置進行了增產節能改造，在壓縮機入口處也增加了一臺增壓機。至此，尿素裝置的壓縮機組由一臺電機驅動的增壓機和一臺汽輪機驅動的壓縮機串聯構成。改造后，經意大利新比隆公司專家現場指導試車并確定開車步驟，即先啟動增壓機，待增壓機運行正常后再沖轉壓縮機。但在生產過程中，按確定的程序開車會出現各種各樣的問題。本文根據對壓縮機組開車過程的研究，分析了壓縮機組在開車過程中存在的問題，旨在尋找合理的開車程序。

1 開車程序存在的問題

1.1 冷態開車存在的問題

根據《大型化肥廠汽輪機離心式壓縮機組運行規程》中的規定［1］，汽輪機暖管和汽封送氣應在盤車器運行的情況下進行。2003年增產改造后，壓縮機組不能在盤車狀態下暖管和投汽封蒸汽，原因是壓縮機的開車是在增壓機開車之后。若啟動增壓機時壓縮機處在盤車狀態，則會造成壓縮機轉子被增壓機送過來的CO2氣流沖轉，導致壓縮機透平不受控而損壞盤車器齒輪。盤車器一旦損壞，機組的停車安全將會受到嚴重威脅。在啟動增壓機前，需將壓縮機盤車器停下。增壓機運轉正常后，壓縮機組做開車準備：暖管預熱主蒸汽閥室和汽封給蒸汽。此時壓縮機轉子處于靜止狀態。而冷態的透平轉子在靜止狀態下引蒸汽和建立汽封蒸汽是有風險的，所以必須要保證透平蒸汽閥和汽封給汽閥關閉。否則，一旦蒸汽漏入，過熱蒸汽會使冷態的轉子因局部受熱而彎曲，從而造成嚴重的后果。

1.2 熱態開車存在的問題

壓縮機組停車后，透平轉子從365℃冷卻到100℃大約需要8 h，在這段時間內重新啟動，屬于熱態開車。透平轉子在熱態下必須保持電動盤車，一旦靜止，勢必造成轉子受熱不均而發生彎曲變形，無法再次開車。但先啟動增壓機再沖轉壓縮機的開車方式，使壓縮機停止盤車約30 min。為此，沖轉后勢必因轉子變形而加大振動幅度，甚至導致無法繼續開車。

2013年7月12日20∶18，本機組高壓缸由于有異物進入，導致轉子因失衡產生大幅振動而跳車。停車后，電動盤車的振動值不高，確定異物已被吹走，決定熱態沖轉。按照先啟動增壓機再沖轉壓縮機的程序，22∶14啟動增壓機，23∶08壓縮機沖轉，轉速達到2 652 r／min時，透平前后端振動高報警。分析認為，透平轉子在靜止狀態下受熱不均勻，已經發生了局部彎曲變形。由于在21∶48時，停止了電動盤車，并且直到23∶08時才沖轉壓縮機，因此，透平轉子處于靜止狀態1 h 20 min，進汽側的溫度為365℃，而排汽側溫度僅為50℃，造成轉子受熱不均勻，所以開車后振動較高。停車均勻冷卻后，再次開車正常。說明熱態下透平轉子靜止對機組是很危險的，必須充分盤車均勻冷卻。

2 改變壓縮機組啟動程序

針對按原程序開車存在的問題，分析認為，只要將原操作順序改為先沖轉壓縮機，即可解決。因此，經可行性分析后，我公司修訂了《日產2300噸尿素裝置工藝手冊》熱態開車的操作順序。

2013年8月12日22：56，由于公司電網晃電導致供熱爐熄火，尿素裝置也緊急停車。3.5 h后，供熱恢復運行。中壓蒸汽供汽正常，壓縮機組恢復開車。啟用新操作程序先沖轉壓縮機再啟動增壓機，于13日02：27沖轉壓縮機，02：55壓縮機過臨界轉速后啟動增壓機。除啟動增壓機時由于送至壓縮機CO2量突然增加，導致壓縮機轉速瞬間下降40 r／min外（屬于可控范圍），段間壓力等工藝參數未變化，開車后運行正常。與以前先啟動增壓機的開車程序相比較，壓縮機各段壓力對比見表1、表2所示。

從表1、表2中各個開車階段的壓力差，即低壓缸ΔP＝（二段出口壓力－二段入口壓力）－（一段出口壓力－一段入口壓力），高壓缸ΔP＝（二段出口壓力－二段入口壓力）－（一段出口壓力－一段入口壓力），得到表3。

表1 用先沖轉壓縮機開車程序時壓縮機的各段壓力Table 1 Segments pressure of the compressor when first starting the driving program of the compressor

表2 用增壓機啟動后再沖轉壓縮機開車程序時壓縮機的各段壓力Table 2 Segments pressure of the compressor when starting the driving program of the compressor after starting the booster

表3 不同狀態下沖轉壓縮機時各壓力缸的壓差Table 3 Pressure for starting the compressor under different conditions

從表3中看出，不同的開車程序對壓縮機沖轉過程中形成的高、低壓缸各段壓差都很小，甚至，使用先沖轉壓縮機的開車程序比先啟動增壓機的開車程序的各段壓差還要小一些，也就是說，開車過程中轉子軸向推力較小，對轉子是有利的。從實踐中也得到，機組開車過程中推力變化、振動變化均較小。

實踐證明，壓縮機開車程序使用先沖轉壓縮機的方法可以實現。使用先沖轉壓縮機的開車程序，可以實現冷態透平在盤車狀態下引蒸汽暖管和投汽封的操作，即可避免透平轉子在靜止且冷態下蒸汽漏入汽輪機和汽封蒸汽進入使冷態的轉子局部受熱的風險。在熱態下開車，使用先沖轉壓縮機的開車程序，可實現透平轉子停止到沖轉都能維持電動盤車，這就避免了熱態轉子因不能盤車而使轉子受熱不均的問題。

3 結語

通過熱態開車實踐，證明尿素裝置的二氧化碳壓縮機組開車程序由之前的先啟動增壓機改變為先沖轉壓縮機更有利于機組的安全運行。

［1］ 大連理工大學.大型化肥廠汽輪機離心式壓縮機組運行規程［M］.大連：大連理工大學出版社，1988.

［2］ 金濤，王琴，羅大智，等.日產2300噸尿素裝置工藝手冊［M］.云南：云南水富云天化有限公司，2013.

Drive Program Optimization on Carbon Dioxide Compressor

XIA Gu－wen

（Yuntianhua Ltd.Yunnan Shuifu Urea Plant，Shuifu 657800，China）

Through analysis on the years operation of the compressor，actual operating results of different drives are summed up，and the program has been optimized to drive the compressor，relatively reasonable driving program is proposed for the company＇s carbon dioxide compressor.

urea plant；carbon dioxide；compressor；driving program

TQ051

A

1004-275X（2014）06-0065-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2014.06.017

收稿：2014-09-02

夏古文（1978－），男，云南楚雄人，主要從事大型化工裝置二氧化碳壓縮機的運行維護管理。