乙烯裝置三機蒸汽透平結垢的處理

馬時霖，秦海良，姬宏峰

(蘭州石化榆林化工有限公司，陜西 榆林719000)

蘭州石化公司46萬t／年乙烯裝置于2005年4月開工建設，2006年10月16日中交，于2006年11月18日正式投產開車，實現一次開車成功。裝置采用的是美國KBR公司的SCORE專利技術，裝置裂解氣壓縮機201J、乙烯壓縮機501J及丙烯壓縮機601J，系從日本Elliott公司引進。

2017年5月乙烯裝置裂解氣壓縮機透平出現做功效率下降，影響蒸汽平衡和裝置平穩生產，無法保證正常運行。排查發現裂解爐鍋爐爐水出現電導率上升的情況，判斷為裂解氣壓縮機透平機體結垢，通過研究分析討論，與相關專家咨詢，借鑒其他單位經驗，決定對三機透平進行濕蒸汽吹掃除垢。

1 事件經過

5月上旬乙烯裝置在五爐投油滿負荷生產運行過程中，發現裂解氣壓縮機出現透平進汽控制閥（GV閥）全開時壓縮機轉速無法滿足要求，出現一段吸入壓力持續偏高的情況，裝置被迫逐步降低生產負荷。在對裂解氣壓縮機進行排查分析的同時，又發現乙烯壓縮機[1]、丙烯壓縮機也出現類似問題。裝置組織相關技術人員進行了原因分析和對策研討，經分析判斷認為是由壓縮機透平結垢引起[2]。針對此問題，采取了對三機透平進行濕蒸汽吹掃除垢的處置措施，經過兩次濕蒸汽吹掃，取得了良好效果，裝置恢復滿負荷正常生產運行。

2 排查分析

針對此次三機透平同一時間段出現結垢的情況，裝置從三個方面進行了深入分析。

2.1 裂解爐超高壓蒸汽發生量分析

裝置對裂解爐超高壓蒸汽發生量進行了排查。發現，裂解爐總產汽量無明顯變化。

同時，通過關小超高壓蒸汽竄高壓蒸汽的調節閥，減少超高壓蒸汽下竄量約2～3t/h。

2016年10月大檢修裝置開工后，裂解氣壓縮機透平201JT進汽控制系統一直未投用，透平全凝操作，為蒸汽用量最少工況。

判斷本次201J轉速無法滿足生產需要的情況，不是由于超高壓蒸汽發生量不足所引起。

2.2 壓縮機運行狀況分析

針對壓縮機系統，通過對裂解氣壓縮機201J三返一、四返四防喘閥進行檢查，排除了防喘閥內漏的可能性，對各系統返回壓縮機系統的流量進行排查，排除了系統內循環量偏大的可能性。

裝置對各壓縮機透平缸體壓力進行了排查，發現各壓縮機透平缸體壓力（該壓力測點位于透平缸體一級葉輪后）均有不同程度的上升。表1、2、3分別為201J、501J、601J透平缸體壓力排查數據匯總。

表1 裂解氣壓縮機201J透平高、低壓缸壓力

表2 乙烯壓縮機501J透平缸體壓力

表3 丙烯壓縮機601J透平高、低壓缸壓力

由上表及DCS中缸體壓力趨勢發現，201JT低壓缸、501JT缸體、601JT高壓缸體壓力自3月底開始均有不同程度的上升，并且上升速度較快。透平缸體壓力上升，說明透平機體存在結垢情況。鑒于問題的嚴重性，裝置立即對二級脫鹽水、鍋爐給水、鍋爐爐水、蒸汽凝液及透平凝液的水質分析數據進行了收集和分析。

2.3 水質及凝液情況排查分析

經過排查發現二級脫鹽水、鍋爐給水、蒸汽凝液及透平凝液的水質分析正常，鍋爐爐水水質電導率異常，見表4。

表4 鍋爐爐水分析數據

由鍋爐爐水分析數據可知，除磷酸根指標偶有超標外，其余分析項目均在指標范圍內，但鍋爐爐水中電導率自3月底開始逐漸上升，與三機透平缸體壓力上升時間一致，如圖1所示。

圖1 鍋爐爐水趨勢情況

3 事件原因

通過各方面排查分析，判斷造成此次三機透平結垢原因為：

裂解爐連續排污不暢，造成汽包排污率有所下降，同時汽包間歇排污頻次偏低，導致鍋爐爐水水質變差，鍋爐爐水水質情況會直接影響超高壓蒸汽品質，電導率越高，說明水中固溶物（鹽類）含量越高，加之鍋爐爐水中電導率上升的時間與各壓縮機透平缸體壓力上升的時間吻合。分析認為，由于鍋爐爐水水質變差，進而造成三機透平同一時間段出現機體結垢的情況。

4 吹掃過程

2017年5月13日，乙烯裝置進行第一次三機透平濕蒸汽吹掃除垢操作，吹掃后，三機透平缸體壓力下降。但在第一次三機透平濕蒸汽吹掃后，裂解氣壓縮機轉速仍然無法滿足裝置滿負荷生產需求。分析判斷裂解氣壓縮機透平葉輪等位置仍存在結垢情況，第一次吹掃并未將垢物完全清除。2017年6月6日對三機透平進行第二次濕蒸汽吹掃。通過降低超高壓蒸汽溫度，吹掃期間201J適當調整轉速，提高除垢效率。

吹掃后評估效果，裂解氣壓縮機GV閥開度41.4%，達到預期目標；低壓缸缸體壓力降至2.0MPa左右，將高壓蒸汽壓力下調至3.9MPa后缸體壓力降低至1.85MPa，達到預期目標；分析透平凝液，顯示硅含量、鈉離子、硬度等指標基本正常，達到預期目標。

5 三機透平濕蒸汽吹掃結果

1）吹掃前后情況對比。吹掃前后，裝置對201J關鍵參數指標進行了收集對比，見表5。

表5 吹掃前后情況

表5可知，濕蒸汽吹掃前后，在裂解氣流量相同情況下。201J透平蒸汽耗量下降24t/h，GV閥閥位開度下降10.8%，效果明顯。

2）三機透平凝液分析數據對比，見表6。

表6 三機透平凝液分析

兩次濕蒸汽吹掃過程均中出現二氧化硅峰值，第一次濕蒸汽吹掃凝液分析中鈉離子含量高，說明垢物主要為硅酸鹽類，與之前原因分析一致。

6 結論

鍋爐爐水水質變差導致三機透平結垢，采用濕蒸汽吹掃除垢措施后取得了較為良好的效果，但透平濕蒸汽吹掃也存在著一定的風險，稍有不慎，有可能造成設備的損壞。因此，日常工作中加強爐水水質管控，做好連續排污管理工作，保證汽包排污率；加強三機透平缸體壓力監控，可有效防止透平結垢現象的發生。