百萬噸乙烯裝置裂解氣壓縮機擴能改造淺析

孟寶成(中沙(天津)石化有限公司設備管理部乙烯區域，天津 300270)

1 背景簡介

中沙石化百萬噸乙烯項目是國內第一套百萬噸乙烯裝置，2020年5月9日至7月10進行了全面停車擴能改造，乙烯產能由100萬噸/年提升至130萬噸/年。裂解氣壓縮機組在改造過程中遇到了很多困難，包括壓縮機原二次灌漿層的刨除、重新灌漿，新舊機組的整體吊裝，新機組的對中找正，進出口工藝管道無應力安裝，透平新增超高壓蒸汽管線施工，透平復水器更換施工等。各個施工節點環環相扣，相互影響，相互制約，只有協調好各個工序的施工，統籌安排，控制好施工質量，才能確保擴能改造順利完成。

2 裂解氣壓縮機組簡介

乙烯裝置裂解氣壓縮機由沈陽鼓風機集團有限公司制造，為國內首臺百萬噸乙烯裝置國產化關鍵機組。壓縮機采用離心式，共分為三缸、五段、十七級。原動機由杭州汽輪機股份有限公司設計制造，為抽汽冷凝式汽輪機。汽輪機排汽端與壓縮機中壓缸相連，中壓缸和低壓缸相連，低壓缸與高壓缸相連，各缸之間均通過膜盤聯軸器相聯接。機組布置如圖1所示。

圖1 裂解氣壓縮機組布置圖

3 裂解氣壓縮機組改造范圍

裂解氣壓縮機組改造方案經過多選、優選，最終確定方案如下：(1)壓縮機三個缸體整體更換，聯軸器更換，高壓缸干氣密封更換，中低壓缸干氣密封利舊。(2)壓縮機兩個底座更換，原二次灌漿層需刨除并重新灌漿。(3)壓縮機進回油管線更換。(4)汽輪機更換轉子、內缸、中壓持環、中間汽封及相關內件。(5)汽輪機上缸新增1臺LP閥及相關管線。(6)汽輪機復水器進行整體更換。(7)輔助系統潤滑油站及干氣密封控制盤利舊，注水注油盤更換。(8)汽輪機新增一條8寸超高壓蒸汽管線。(9)壓縮機11根進出口管線需更換管線、管件、流量計等作業，需進行無應力安裝。(10)考慮到壓縮機缸體進行整體更換、吊裝，需提前拆除壓縮機頂棚。

4 擴能改造過程簡述

4.1 壓縮機房頂棚拆除及恢復

壓縮機缸體進行整體拆除及吊裝，新機組每個缸的重量都超過了壓縮機廠房天車的最大起重量，無法滿足缸體整體吊裝的需要。經現場確認，需拆除機房頂棚，并使用500T履帶吊進行吊裝作業。為不占用擴能改造工期，需在停車前將頂棚拆除，而當時機組正在運行，為確保不影響機組的安全運行，需制定專項施工方案。為防止頂棚拆除過程中掉落雜物影響機組運行，在壓縮機體上方搭設了硬防護架設對機組做好保護，尤其要保護好儀表探頭，潤滑油管線及干氣密封控制盤儀表、管線等，并在架設頂部鋪滿防火布。在機房天車上搭設架設，并做好防護措施，通過移動天車來拆除頂棚。拆除頂棚施工時，要安排專人進行監護，施工人員做好各項安全防護措施，每天作業結束后將天車移至吊裝口位置。擴能改造結束后，在保證機組安全運行前提下，做好各項安全措施，及時恢復頂棚。

4.2 壓縮機缸體拆除及吊裝

機組改造吊裝作業的500T履帶吊站位區域需進行地耐力試驗，尤其是混凝土道路以及需要在路面和路邊站車的部位。履帶吊走車及站位區域場地要求堅實平整，局部高低不平處可采用碎石墊高處理，吊裝站位處水溝內、井內填充沙袋并壓實，吊車退場后清除碎石及水溝及井內沙袋。機組工藝交出后，第一時間拆除與壓縮機缸體相連的各工藝及附屬管線，拆除聯軸器及地腳螺栓，具備吊裝條件。吊裝前，做好安全交底，檢查吊車各項運行狀態是否正常，逐項確認各項安全措施是否到位，確認壓縮機缸體是否與底座已分離，確認好天氣條件是否具備吊裝作業。提前確認好舊機組缸體存放位置，因缸體超重、超高，須提前查勘運輸路線。500T履帶吊占地面積較大，吊裝過程中還需要走車移動位置。裝置現場空間緊湊，500T履帶吊站位勢必會影響周邊其它設備的吊裝作業，如何統籌協調好各個設備的吊裝順序，需要提前考量安排好。根據施工工作量、施工工期、施工難度、到貨日期等信息編排各個設備的吊裝時間，統一安排、統一調度，保證機組吊裝施工進度的前提下，也要確保其它項目按期完工。

4.3 壓縮機原二次灌漿層拆除

原二次灌漿層材料為環氧樹脂，硬度大、面積大、形狀不規則，且為國內首例大面積的環氧樹脂灌漿層拆除，無經驗可循，同時還要保護好利舊的地腳螺栓，施工難度很大。作業前將壓縮機缸體坑井搭好架設，做好安全防護措施。作業時首先使用切割機對整塊規則的區域進行切割，分割成塊狀。對于形狀不規則及地腳螺栓位置，則使用手持式小型切割機進行切割。完成切割后再使用風鎬逐塊拆除，拆除的灌漿層要及時清理。灌漿層全部拆除后，對整個表面進行清理，對需灌漿部位用手錘鑿毛，鑿出麻點，深度在10 mm左右，3～5點每平方分米，為灌注新灌漿層做好準備。

4.4 機組對中找正及二次灌漿

機組對中找正的前提是汽輪機轉子要確定好位置，再以汽輪機轉子為基準對壓縮機進行對中找正，因此找正之前汽輪機上缸要安裝到位，新復水器要安裝到位，復水器頂部與汽輪機排汽管線需要連接完畢。汽輪機安裝新轉子后，調整前后軸承座中心，調整汽缸中心，上缸安裝完成后，機組整個軸系開始對中找正。施工作業正值六月份，白天氣溫較高，在找正過程中發現對中值調好后，上午的數據與下午的數據存在偏差，經分析原因，機房頂棚已拆除，陽光會直接照射到缸體上，陽光照射部位與陰影部位的機體膨脹量可能不一致，進而造成對中偏差。為避免此情況，經討論，決定將機組找正盡量安排在每天下午進行，并在第二天早晨進行復測[1]。機組找正完成，即可進行底座二次灌漿。灌漿時氣溫應不超過30 ℃，如果氣溫過高，可利用風扇對灌漿位置送風進行快速降溫。本次機組底座二次灌漿選用環氧樹脂灌漿料，機組灌漿應在機組對中后24 h內進行，若超過24 h應復測對中；灌漿應一次完成，不得分層澆注，不得留有施工縫；在機器底座的內、外側支好模板，底座如有調整螺釘，在調整螺釘上涂油，并用塑料薄膜或牛皮紙包扎；灌漿層的施工應符合灌漿材料產品技術文件要求，其高度應高于底座下表面10 mm。

表1 環氧樹脂灌漿料固化時間

4.5 壓縮機進出口管線無應力安裝

新機組二次灌漿72 h后，開始進行進出口管線消應力工作。壓縮機共計11根進出口管線，改造內容包括更換管線、管件、流量計，管線擴徑等，經統計這11根進出口管線共計27道焊口，1 200多吋地。進出口管線消應力的整體原則如下：(1)進出口管線要提前進行預制，減少現場焊接量。(2)施工過程中先從離壓縮機最遠端開始施工(此處對壓縮機應力影響最小)，最后一道焊口盡量選擇水平段管線，如果是豎管，則焊口盡量遠離壓縮機法蘭口，以減少焊接應力對壓縮機體的影響。(3)對于管線有彈簧支架的情況，要將彈簧銷固定在冷態安裝載荷處，并在孔洞內焊接型鋼定位。(4)管線法蘭與壓縮機法蘭同心度及平行度需滿足規范要求，管線法蘭螺栓孔應與壓縮機法蘭螺栓孔對齊，孔與孔中心偏離最大值不允許超過1.5 mm，所有螺栓需在不借助任何外力的情況下輕松穿入。法蘭面平行度需小于10 μm/cm的管法蘭外徑，最大為0.5 mm，法蘭口的間隙＜=墊片厚度+0.5 mm，法蘭間隙值可使用塞尺確認。(5)連接壓縮機法蘭前，應在壓縮機聯軸器或貓爪位置安裝百分表，垂直和水平方向各一個，監測緊固法蘭時壓縮機的位移量。要求機殼處的位移量不超過0.05 mm，聯軸器徑向位移量不超過0.03 mm。法蘭應使用力矩或者液壓扳手緊固，采用三遍緊固方法，三遍力矩分別為40%、70%、100%，緊固過程中嚴密監控壓縮機位移變化，一旦位移超標，要停止緊固進行調整后再繼續施工[2]。

4.6 超高壓蒸汽管線施工

機組改造汽輪機功率加大，為保證汽輪機進汽量，在主進汽管線上需新增一條8寸超高壓蒸汽管線，總長度220米。管線長度并不大，但考慮到管線材質為P22，焊接難度大，焊接熱處理工序復雜，且新增管線與原管線相連處需進行開孔，所有的焊口需進行100%無損檢測，施工完成后還需進行酸洗、水壓試驗及蒸汽吹掃，整體的工作量很大。為確保原管線開孔位置不殘留鐵屑，現場施工采用在線開孔機進行開孔，并用磁鐵清理管線內部的鐵屑。為減少現場工作量，管線要提前預制，焊口焊接一定要按照要求精心操作，提高合格率，否則可能就會影響機組的試車及整個項目的進度。同時為提高無損檢測效率，現場采用相控陣檢測方法，優點是隨時可以檢測，及時發現缺陷，無輻射，不影響周邊施工。

5 擴能改造出現的問題及對策

5.1 中高壓缸之間間距偏小

本次擴能改造壓縮機為整體拆除、安裝，壓縮機底座更換，地腳螺栓利舊。在安裝新機組后，發現缸體與缸體之間的間距與設計值存在偏差，可能會造成聯軸器無法安裝。經多次復測數據，微調底座及缸體位置，中壓缸與高壓缸之間的間距還是偏小，經與壓縮機廠家協商，在不影響螺栓強度的前提下，對貓爪位置的固定螺桿進行了車削，減小其直徑，以騰出缸體調整的空間，機組聯軸器得以順利安裝。

5.2 汽輪機排缸底部膨脹節出現裂紋

本次改造復水器為整體更換，舊復水器與汽輪機從排缸底部膨脹節以下方井處斷開，安裝好新復水器以后，對新復水器殼程充水進行靜壓試驗，發現膨脹節上部焊口存在裂紋。及時組織施工單位對開裂位置進行了焊接，著色檢測無問題。

6 結語

歷經近50天，裂解氣壓縮機擴能改造取得圓滿成功，新機組一次開車成功，機組運行狀態穩定、良好。擴能改造過程中也出現了一些問題，為以后機組的改造、檢修積累了經驗教訓，要做好總結，不斷提高施工管理水平，才能確保機組在新的運行周期平穩運行。