一套空分裝置原始開車存在問題及對策研究

李東方，楊 華

(河南能源化工集團洛陽永龍能化有限公司,河南 洛陽 471100)

32000Nm3/h空分裝置是河南能源化工集團洛陽永龍能化有限公司年產20萬噸乙二醇項目的配套項目，項目于2009年10月開工建設，空分裝置于2013年10月開始單體試車，2014年6月產出合格產品實現穩定運行。試車期間出現多次問題，影響了裝置的穩定運行，組織技術人員分析出現問題，制定了相關的技改措施，實現了空分裝置的穩定運行，為后續裝置運行提供了合格的產品。本文對試車中出現的問題和相關技改做了總結。

1 工藝流程

空分裝置采用開封空分集團技術，為離心式空氣壓縮機、常溫分子篩純化、透平增壓膨脹機、填料型上塔、全精餾無氫制氬、液氧(氮)泵增壓的內壓縮流程。為后續氣化、凈化、乙二醇裝置提供合格的高壓氧氣、低壓氧氣、高壓氮氣、低壓氮氣、儀表空氣、液氮,并生產部分液氧、液氮產品作為產品送往貯存系統等待銷售。

2 裝置開車過程中存在的問題及相應技改措施

2.1 汽輪機葉輪和靜葉片銹蝕跳車

汽輪機于2010年訂貨，2013年10月開始汽輪機單試，試車時振動大于設計值，但未繼續升高，廠家人員指導繼續進行聯動試車，兩次聯動試車汽輪機振動值仍高于設計值，在完成空壓機組后續管線吹掃后，再次準備全系統試車時，汽輪機沖轉時(2100轉/分鐘)因振動值高聯鎖報警停車，再次進行熱啟動時再次跳車，隨后經廠家同意再次進行冷啟動沖轉，仍然因為振動值高跳車。于是聯系檢修單位進行汽輪機拆檢，拆開后發現軸、葉輪、靜葉片銹蝕較多，且級間密封部分損壞。

原因分析：因裝置汽輪機訂貨較早，到安裝試車時中間經歷了將近3年，且汽輪機到貨和安裝時，因為天氣潮濕和保護不到位的原因，產生銹蝕。在汽輪機單體試車后中抽管線內部以及汽輪機轉子空間和凝汽器內存有少量水，濕的水蒸氣會加劇了汽輪機軸、葉輪以及靜葉片的腐蝕，致使汽輪機轉子、隔板大量生銹，造成汽輪機停車檢修。

技改措施：在現場真空液氮儲槽空浴式氣化器后引出一根φ25×3的不銹鋼管，引至汽輪機中抽蒸汽管線疏水管線處，在連接前加一DN20截止閥和帶頸對焊法蘭連接，正常開車時閥前法蘭加盲板，防止閥門內漏引起汽輪機真空下降和氮氣泄露存在安全隱患；在汽輪機長期停車時，投用空浴式氣化器，用干燥的氮氣吹掃汽輪機轉子以及靜葉片等內部結構，干燥氮氣吸收水蒸氣并將其帶出汽輪機，并且充入氮氣還可以做保護氣，減慢轉子的電化學腐蝕速度，保護汽輪機轉子、靜葉片等內部結構。此項目存在一潛在風險：氮氣從汽輪機高低壓氣缸迷宮密封處逸出，會造成壓縮廠房內氮氣含量升高，存在人員窒息的風險。

防范措施：在投用時打開壓縮廠房窗戶加強通風，并且巡檢人員攜帶四合一分析儀隨時檢測氧含量是否合格，約4小時后，改為密封保護，停止氮氣吹掃。如在開車不用時在閥前加盲板，防止閥門內漏引起汽輪機真空下降和氮氣泄露存在安全隱患。

2.2 增壓機振動測點斷線跳車

本裝置增壓機徑向振動測點VIA01163/01164，設計為一取一的聯鎖跳車，當斷線時聯鎖跳車，在試車過程中兩次出現斷線，空壓機組跳車。經過拆檢，發現此測點出軸瓦處信號線孔邊緣較為鋒利，當與信號線摩擦時容易割斷，對信號線孔周圍進行輕微打磨，改為圓滑表面；在聯鎖設置方面與電儀中心溝通，采取兩項變更：(1)將信號改為斷線歸零，報警而不跳車；(2)聯鎖由1取1更改為2取2，當斷線后立即進行匯報分析，對連鎖進行解除；(3)對傳輸線進行更換，由軟線更換為更為耐磨的硬線。全部變更完成后，未再出現因斷線引起的跳車。

2.2 汽輪機真空度周期性下降

聯動試車后，當純化系統投用后，發現汽輪機真空度周期性(每4小時)下降：從-0.07突然將至-0.04報警狀態。

原因分析：經過分析與分子篩加熱中壓蒸汽投用周期相同，檢查現場管線，原設計抽氣器蒸汽管線與分子篩蒸汽加熱器蒸汽管線在同一支管(DN200)上，當分子篩加熱時中壓蒸汽用量突然增大會造成中壓蒸汽壓力降低，影響抽氣器抽真空效果，嚴重時將導致汽輪機停車。

技改措施：利用停車機會，將抽氣器用蒸汽管線直接接到中壓蒸汽母管(DN400)上，并將兩者管口距離保持2m，減少分子篩加熱投用時造成的蒸汽壓力波動。改造后未再出現此類情形。

2.3 純化系統加熱器后低壓蒸汽帶水

分子篩加熱階段，利用低壓蒸汽(1.7MPa)對再生氣進行加熱，冷凝液進入氣液分離器，部分經分離后由分離器底部進入低低壓蒸汽管網閃蒸(0.5 MPa)，其余則經過分離器底部疏水閥排放地溝。由于閃蒸不充分，導致部分冷凝液進入低低壓蒸汽管線(0.5MPa)，影響循環水站汽輪機的運行。排放地溝的冷凝液無法回收，造成了一定的浪費且排放噪音較大。

技改措施：新增一閃蒸罐，將分離器底部的冷凝液接至閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸后的冷凝液在閃蒸罐內分離，蒸汽部分經頂部出口進入低低壓蒸汽管網(0.5MPa)，底部冷凝液送至熱電廠冷凝液回收。對新增冷凝液管道和低壓蒸汽管道進行保溫處理。

2.4 事故氮泵密封氣溫度低跳車

改造前事故氮泵密封氣由儀表空氣儲罐提供，在裝置緊急停車時，由于儀表空氣漏點較高(設計-40℃，但停車時因用戶突然增多，實際測量只有-20℃)，低溫液體泵的密封氣無法保證。在緊急停車后，需立即啟動事故氮泵，由于儀表氣中的水分在迷宮密封中析出、結霜，最終導致事故液氮泵因密封氣溫度低而多次跳車，嚴重影響了緊急狀態下事故氮氣的的緊急外供，造成氣化裝置氮氣不夠用存在較大安全隱患。

技改措施：由空浴式氣化器后，外供閥前引出低壓氮氣作為事故液氮泵的備用密封氣氣源，在管線上加裝DN10 PN1.0截止閥確保密封氣氣源切換、隔離，改造后事故氮泵未再因為密封氣溫度低而跳車。

2.5 空分液氮泵汽蝕嚴重

氣化爐投煤后，空分高壓液氮泵多次出現汽蝕現象，停泵加溫重新預冷啟泵才能夠恢復，經常出現無備泵的情況，甚至出現兩臺泵都汽蝕的情況，嚴重影響系統的穩定運行。經過分析DCS運行趨勢，發現氣化使用高壓氮氣量不穩定，在700～5000Nm3/h范圍波動。流量小時，電機輸出的功率主要用于攪拌泵內的低溫液體，使其溫度上升，低溫液體氣化，造成汽蝕。并且外供放空閥為壓力控制，無法及時放空不能及時調節流量。通過與后續氣化系統協調，平衡高壓氮氣用量，并且將放空閥打開速度進行設置，并且改為流量控制，當氣化用量低于4000NM3/h時放空閥快速打開，保證了液氮泵的外供流量穩定，改造后未再出現此類問題。

2.6 汽輪機中抽蒸汽外供波動

公司熱電廠外供低低壓蒸汽設計壓力為0.8MPa至空分界區管網時為0.5～0.6MPa，而空分廠汽輪機中抽蒸汽的壓力為0.5MPa，低低壓蒸汽管網壓力有時比空分外供壓力還要高，造成空分汽輪機中抽蒸汽的外供量不穩定，汽輪機運行振動存在波動，不利于汽輪機的穩定運行。

技改措施：增加0.8MPa-0.5MPa的減壓閥，將低低壓蒸汽管網的壓力降低至0.5MPa，并可通過PV37005進行調整，提高汽輪機中抽蒸汽的流量和穩定性。

3 結語

空分裝置是整個系統中的關鍵一環，并且沒有備用系統，對整個系統的安全穩定運行至關重要。通過對開車過程中的各項問題的分析和相應的技改，消除了安全隱患，實現了空分裝置的安全穩定運行，為系統的安長周期穩定運行打下了基礎。