氨冰機放火炬流量、壓力增大的原因分析

張 威

（河南能源中原大化有限責任公司，河南濮陽 457000）

氨冰機放火炬流量、壓力增大的原因分析

張 威

（河南能源中原大化有限責任公司，河南濮陽 457000）

介紹了干氣密封的工作原理和結構特點，結合氨冰機泄漏的現象進行分析、判斷，最終結合檢修實際情況找到問題根源。

干氣密封；泄漏；動靜環

該壓縮機組是河南中原大化有限責任公司是為年產50萬t/a甲醇項目冷凍裝置氨氣壓縮機組。壓縮機是沈鼓生產的離心壓縮機，水平剖分結構，工藝流程為兩缸、三段、一次中間補液降溫。壓縮機與原動機由膜片聯軸器聯接，壓縮機和汽輪機共用底座，整個機組采用潤滑聯合油站供油。壓縮機的軸端密封采用約翰克蘭鼎銘密封有限公司的干氣密封。

1 氨壓縮機工藝流程

從甲醇冷凍系統液氨儲罐09T001來的液氨經過換熱器05E004、05E008、05E002、01E101進行酸脫、換熱、閃蒸為氨氣體，經過氨冰機入口過濾器09S001、09S002分別進入低、高壓缸，最終經高壓缸五級壓縮壓力達到1.6MPa出壓縮機，進入甲醇冷凍單元經過換熱器09E001A/B冷凝為液氨進入氨儲罐09T001循環使用。

2 事故經過

2011年9月，中原大化氨冰機高壓缸北段干氣密封放火炬流量、壓力異常增加，干氣密封一級氣過濾器壓差增長過快，氨工藝氣入口分離器帶液，液位波動很大，入口溫度過低，入口流量低，入口壓力較高，入口流量計帶液低漂，低壓缸出口溫度降低，現場氨味較大。聯系甲醇控制05E004、05E008補液氨閥門開度，入口帶液稍微降低，但是入口量減少，為防止機組發生喘振，防喘振閥門開度很大，為增加制冷量，甲醇繼續開大補液氨閥門，入口帶液加劇，高壓缸北段干氣密封放火炬流量、壓力升高，因其放空流量、壓力帶有聯鎖保護，為防止流量、壓力超高機組聯鎖停車開旁路進行放空調節，暫時維持運行，工況十分惡化。

3 原因分析

3.1 干氣密封的組成和工作原理

干氣密封是在機械面的動環密封端面上開有螺旋槽，當動靜環相互高速旋轉時，在兩端面間形成一層氣膜，把動靜環推開，使兩端面不接觸。螺旋槽的溝槽深度一般為0.002 5～0.01mm，并且是不開通的，當動環轉動時，氣體被引入溝槽，引入溝槽內氣體被壓縮時，遇到密封壩的阻攔，壓力升高，克服靜環后面彈簧力和作用在靜環上流體的靜壓力，把動靜密封環推開，中間形成氣體密封膜，起到密封作用。

3.2 干氣密封的結構特點

干氣密封具有泄露量少，磨損小，壽命長，能耗低，操作簡單可靠，維修量低，被密封的流體不受油的污染等特點。主要有動靜環、O型密封圈、彈簧組成。

3.3 氨冰機干氣密封系統組成和投用

（1）隔離氣：是阻止潤滑油污染密封端面，使用的是0.5MPa的低壓氮氣通過迷宮密封減壓后從排油煙管排出。

（2）一級氣：用來密封工藝氣。絕大部分進入缸體，極少一部分通過一級的動靜環進入放火炬。氨冰機開車前一級氣是高壓氮氣，當氨冰機正常工作后將一級氣由高壓氮氣切換為氨冰機出口工藝氣。

（3）二級氣：用來密封一級氣，使用的是低壓氮氣。氨冰機正常運行時二級氣大部分和少量的一級氣進行放火炬，極少一部分通過二級動靜環之間的間隙和隔離氣混合后進行防空。放火炬流量幾乎全部是二級氣的流量。

（4）投用順序：油系統啟動之前先投運隔離氣，缸體沖壓之前投運一級氣，然后投二級氣。

4 原因分析

（1）干氣密封放火炬流量、壓力升高，在一級氣、二級氣進氣壓力、流量不變的情況下，放火炬泄露量增大，壓力升高，說明一級動靜環處泄露量增大。

（2）干氣密封一級過濾器壓差升高過快，說明氨工藝氣過臟，污染了濾芯，導致壓差升高過快。

（3）氨冰機入口分離器帶液，且液位居高不下，入口流量過低，說明液氨閃蒸過慢，液氨不純或氨中進入其他介質。

（4）入口液位計帶液低漂，入口溫度過低，低壓缸出口溫度驟降，說明液體進入機組內部，在低壓缸出口閃蒸造成出口溫度降低。

5 結論

利用停車的機會進行檢修，發現甲醇冷凍單元氨換熱器05E004內漏，封頭處大量的白色結晶物。氨閃蒸汽05E004內漏造成含有H2S與CO2的甲醇進入氨工藝系統，氨被污染同時生成甲胺和碳酸氨與氨的化合物。對05E004內的結晶物進行分析結果含Fe2O3只有0.47%，但是從干氣密封一級密封氣過濾器內的固體物分析Fe2O3含量高達79.67%，證明氨被甲醇污染后生成的化合物對碳鋼管線腐蝕嚴重使氨冷凍工藝系統產生大量固體Fe2O3。Fe2O3固體物被帶入干氣密封一級密封氣濾芯，污染濾芯使濾芯壓差增大，濾芯被損壞固體物帶入干氣密封，使干氣密封動靜環間隙增大（動靜環間隙正常運行只有3～5μm），使一級密封泄漏量加大。長時間污染干氣密封后，干氣密封動靜環被損毀就會造成氨大量泄漏，引起氨冰機放火炬流量、壓力增大。因氣氨不純壓縮機運轉很不穩定，當壓縮機發生大的流量不穩定時，大量的液氨就會進入氨機入口分離器內，入口分離器瞬間液位升高，部分液體也會隨著氣體帶入壓縮機內。造成氨液體在氨機內閃蒸，氨機低壓缸出口溫度下降很快。

6 結束語

通過檢修并結合正常生產過程中氨冰機運行參數，判斷、分析、找出了引起干氣密封泄漏的原因，為以后出現類似情況提供了參考。通過這個事情也讓我們明白在以后機組運行過程中對設備的操作、維護的重要性。

[1] 王書敏，何可禹.離心壓縮機技術問答（第二版）[M].北京：中國石化總公司情報研究所，2006.

Cause Analysis of Flare Flow and Pressure Increase of Ammonia Ice Machine

Zhang Wei

This paper introduces the working principle and structure characteristics of dry gas seal，analyzes and judges the leakage phenomenon of ammonia ice machine，and finally finds out the root cause of the problem combining with the actual situation of maintenance.

dry gas seal；leakage；static and dynamic ring

TQ223.121

B

1003-6490（2017）12-0110-01

2017-10-13

張威（1987—），男，河南商丘人，助理工程師，主要研究方向為合成氨與甲醇。