75 000m3/h天然氣制氫裝置試車問(wèn)題與應(yīng)對(duì)措施

尚立慧，石鈺龍，陸 超

（神木富油能源科技有限公司，陜西神木 719319）

1 裝置概況

新建的75 000m3/h 制氫裝置，利用天然氣為原料，采用一段轉(zhuǎn)化法造氣、應(yīng)用中溫變換及PSA氫提純工藝，為加氫裝置提供99.9%的合格氫氣。

2 試車進(jìn)度影響

2.1 PSA管道吹掃時(shí)間影響

PSA吹掃原計(jì)劃對(duì)所有管道進(jìn)行爆破吹掃[1]，實(shí)際吹掃過(guò)程中，因解析氣管線及原料氣管線管徑大，在完善管道吹掃方案時(shí)，對(duì)該部分管道吹掃時(shí)間及效果預(yù)估不足；同時(shí)，因管道操作及設(shè)計(jì)壓力低，為控制吹掃壓力，實(shí)際爆破效果不佳，導(dǎo)致吹掃時(shí)間延長(zhǎng)，致使整個(gè)裝置吹掃時(shí)間較預(yù)計(jì)時(shí)間延長(zhǎng)約7d。

2.2 蒸汽吹管影響

在轉(zhuǎn)化爐烘爐煮爐方案[2]中，原計(jì)劃轉(zhuǎn)化爐烘爐過(guò)程中同步實(shí)施鍋爐系統(tǒng)煮爐，煮爐結(jié)束后開始蒸汽管網(wǎng)吹掃，實(shí)際操作中也按照方案完成烘爐及煮爐工作，但因?qū)φ羝芫W(wǎng)吹掃影響因素辨識(shí)不足，在吹管過(guò)程中，蒸汽打靶長(zhǎng)時(shí)間未能達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致吹管時(shí)間較計(jì)劃時(shí)間延長(zhǎng)10d。分析原因主要有兩點(diǎn)，一是在煮爐結(jié)束后，未能及時(shí)排凈、置換爐水，導(dǎo)致煮爐產(chǎn)生雜質(zhì)未能徹底排出。二是因烘爐過(guò)程中鍋爐產(chǎn)汽量有限，與規(guī)范要求吹管蒸汽量相差較大。

2.3 蒸汽過(guò)熱器泄漏影響

為確保蒸汽吹管質(zhì)量，引裝置外供蒸汽對(duì)裝置內(nèi)蒸汽管道進(jìn)行再次吹掃，蒸汽暖管過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，蒸汽過(guò)熱段集箱處蒸汽外漏，經(jīng)降溫、檢查發(fā)現(xiàn)，過(guò)熱器進(jìn)出口集合管與爐管連接角焊縫處存在幾處裂紋，經(jīng)過(guò)分析討論，最終確定割除過(guò)熱器進(jìn)出口集合管返廠處理，更換集合管共影響試車進(jìn)度22d。

3 試車問(wèn)題分析與應(yīng)對(duì)措施

3.1 原料氣壓縮機(jī)氣缸超溫事件

根據(jù)試車安排，9月26日下午對(duì)制氫裝置原料氣壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷試車，15時(shí)18分，經(jīng)各專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢查并確認(rèn)簽字，辦理送電票后，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)原料氣壓縮機(jī)，空負(fù)荷運(yùn)行30min，檢查冷卻水、潤(rùn)滑油、填料溫度等參數(shù)均符合指標(biāo)，運(yùn)動(dòng)部件振動(dòng)正常，無(wú)異響。

15時(shí)50分，壓縮機(jī)負(fù)荷切至50%時(shí)，操作人員及設(shè)備技術(shù)人員對(duì)壓縮機(jī)氣閥、氣缸等部位的溫度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)右列氣缸溫度較高（測(cè)溫槍檢測(cè)外表面溫度110°C），立即安排緊急停機(jī)，對(duì)壓縮機(jī)氣閥、氣缸進(jìn)行拆解檢查。檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)右列內(nèi)側(cè)排氣氣閥誤安裝為進(jìn)氣氣閥，導(dǎo)致氣缸溫度異常升高，右列活塞兩個(gè)支撐環(huán)、四個(gè)活塞環(huán)損壞，右列汽缸缸套閥腔處變色。

3.2 鼓風(fēng)機(jī)擋板誤動(dòng)作導(dǎo)致風(fēng)機(jī)跳車事件

10月14日裝置烘爐煮爐過(guò)程中，施工人員在安裝風(fēng)機(jī)操作平臺(tái)時(shí)，不慎將鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣擋板閥氣源閥關(guān)閉，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)擋板突然關(guān)閉，經(jīng)當(dāng)班班長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，并及時(shí)恢復(fù)，系統(tǒng)未造成波動(dòng)。

3.3 過(guò)熱器焊接質(zhì)量問(wèn)題

通過(guò)對(duì)泄漏的集合管與爐管連接角焊縫處進(jìn)行PT檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)焊接接頭存在裂紋，分析可能產(chǎn)生的原因是爐管與集合管（材質(zhì)12Cr1MoVG）承插焊接時(shí)，在預(yù)熱、焊后消氫、最終熱處理過(guò)程中質(zhì)量控制不嚴(yán)格，焊接工藝執(zhí)行不到位、爐管與集合管承插焊口出膨脹間隙預(yù)留不夠或未留間隙等原因，導(dǎo)致產(chǎn)生延遲性裂紋。

3.4 除鹽水管線支管臺(tái)泄漏事件

1月17日下午16時(shí)，中變氣/除鹽水換熱器出口除鹽水線遠(yuǎn)傳溫度支管臺(tái)突然破裂，帶壓堵漏無(wú)果后。裝置開始停車降溫，1月20日20時(shí)，除鹽水支管臺(tái)更換完成，系統(tǒng)恢復(fù)補(bǔ)水。

3.5 PSA程控閥裝反事件

1月18日PSA開始進(jìn)氣，進(jìn)氣最高壓力0.912MPa，始終無(wú)法達(dá)到吸附壓力，1月19日晚，經(jīng)設(shè)計(jì)單位技術(shù)服務(wù)人員與裝置技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)PSA吸附器2#、5#閥共計(jì)34臺(tái)閥門方向安裝錯(cuò)誤，1月20日，凌晨系統(tǒng)置換合格后，開始更換閥門，1月20日18時(shí)，PSA裝反閥門全部回裝完畢。

3.6 聯(lián)鎖跳車事件

1月31日23時(shí)50分，PSA D塔8#閥未能及時(shí)關(guān)閉，B塔4均降氣體直接充入解析氣緩沖罐，導(dǎo)致PSA尾氣壓力過(guò)高，觸發(fā)系統(tǒng)停車聯(lián)鎖。經(jīng)聯(lián)系儀表值班人員對(duì)D塔8#閥進(jìn)行修復(fù)后將D塔并入系統(tǒng)，裝置維持穩(wěn)定運(yùn)行。

3.7 PSA并塔導(dǎo)致系統(tǒng)停車事件

2月15日0時(shí)15分，由于1G電磁閥故障導(dǎo)致G塔自動(dòng)聯(lián)鎖切除，經(jīng)儀表人員進(jìn)行處理后，開始進(jìn)行并塔操作。并塔過(guò)程中，將G塔手動(dòng)泄壓至0.015MPa。當(dāng)G塔切入系統(tǒng)時(shí)，G塔處于沖洗狀態(tài)，因塔壓低于當(dāng)前沖洗壓力，導(dǎo)致系統(tǒng)解析氣量瞬時(shí)減少，壓力過(guò)低觸發(fā)系統(tǒng)停車聯(lián)鎖。

4 試車過(guò)程中遇到的難點(diǎn)與對(duì)策

4.1 PSA閥門故障問(wèn)題

試車過(guò)程中發(fā)現(xiàn)PSA部分程控閥配套的電磁閥在氣溫過(guò)低及驟降時(shí)，易發(fā)生閥門無(wú)法關(guān)閉問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致PSA切塔現(xiàn)象頻繁發(fā)生，分析原因主要為供貨商電磁閥鐵芯剩磁過(guò)大及彈簧制造質(zhì)量問(wèn)題，后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采取人為拉長(zhǎng)電磁閥彈簧，暫時(shí)解決閥門卡澀問(wèn)題，但未能徹底解決，經(jīng)與供貨商溝通，在系統(tǒng)檢修期間統(tǒng)一安排更換電磁閥。

4.2 轉(zhuǎn)化爐膛負(fù)壓波動(dòng)過(guò)大問(wèn)題[3]

PSA尾氣送入轉(zhuǎn)化爐燃燒器后，轉(zhuǎn)化爐爐膛負(fù)壓波動(dòng)較大，經(jīng)設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)分析原因，主要為系統(tǒng)逆放初期，單雙系列逆放調(diào)節(jié)閥開關(guān)時(shí)間未做延遲調(diào)整，導(dǎo)致前階段逆放結(jié)束后，程序控制并默認(rèn)該系列逆放閥門已關(guān)閉，同時(shí)打開另一系列逆放調(diào)節(jié)閥，但實(shí)際觀察現(xiàn)場(chǎng)閥門動(dòng)作情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，前階段逆放閥門在未完全關(guān)閉時(shí)，另一系列逆放閥門已按照程序指令逐步開大，最終導(dǎo)致單雙系列逆放過(guò)程存在重疊，導(dǎo)致解析氣壓力驟升，解析氣量驟增，致使轉(zhuǎn)化爐膛壓力急速升至正壓，并在前系列逆放閥完全關(guān)閉時(shí)，爐膛壓力急速下降至正常負(fù)壓值，如此往復(fù)循環(huán)。經(jīng)調(diào)整逆放閥門PID參數(shù)后，爐膛壓力波動(dòng)幅度大幅降低并可控，基于目前裝置運(yùn)行情況及修改程序下存在停車風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通，決定在系統(tǒng)檢修時(shí)，修改控制程序，去除單雙系列逆放重合時(shí)間。

5 原材料準(zhǔn)備及消耗分析

5.1 原材料準(zhǔn)備

原材料信息見表1。

表1 原材料準(zhǔn)備

5.2 蒸汽消耗

制氫裝置原設(shè)計(jì)原料天然氣中甲烷含量95%，無(wú)碳二以上烴類，水碳比控制3.0～3.5。因試車時(shí)原料氣組成發(fā)生變化，最終用氣組成中碳二以上烴類較設(shè)計(jì)值增加6%，為避免轉(zhuǎn)化催化積碳，在裝置投料后控制較高水碳比（3.6～4.5）[4]，蒸汽消耗較設(shè)計(jì)增大10%。

5.3 燃料氣消耗

原設(shè)計(jì)全廠燃料氣熱值約196 742kJ/kg，裝置實(shí)際試車過(guò)程中，燃料氣為天然氣，熱值并未達(dá)到上述值，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化爐燃燒用燃料氣消耗較設(shè)計(jì)值偏大約1 500m3/h。

6 試車結(jié)論

制氫裝置試車過(guò)程中始終堅(jiān)貫徹“五不開車”（條件不具備不開車、程序不清楚不開車、指揮不在場(chǎng)不開車、出現(xiàn)問(wèn)題不解決不開車、安全衛(wèi)生環(huán)保設(shè)施沒(méi)同時(shí)投用不開車），做到“七個(gè)堅(jiān)持”（堅(jiān)持各種原材料、燃料的質(zhì)量要求，堅(jiān)持工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、維修標(biāo)準(zhǔn)和試運(yùn)中的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持執(zhí)行試車組織的嚴(yán)密和試車方案、技術(shù)方案的嚴(yán)肅性，堅(jiān)持以崗位工作標(biāo)準(zhǔn)、工藝紀(jì)律對(duì)職工行為的規(guī)范性，堅(jiān)持投料試車的檢查、確認(rèn)、堅(jiān)持對(duì)事故“四不放過(guò)”的原則，堅(jiān)持安全衛(wèi)生設(shè)施必須安全完好），以高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、精心組織、科學(xué)籌劃，實(shí)現(xiàn)了制氫裝置的一次性開車成功，并于1月23日產(chǎn)出99.9%的合格氫氣，這標(biāo)志著制氫裝置工藝路線全面打通。

7 試車的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

試車的目的是打通流程、調(diào)試儀表、鍛煉操作工及暴露裝置中存在的問(wèn)題及時(shí)改進(jìn)。根據(jù)試車結(jié)果來(lái)看，制氫裝置工藝、設(shè)備、安全具備隨時(shí)開車條件，取得了較好的成果，同時(shí)也暴露了一定問(wèn)題取得了一定的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

1）認(rèn)真、仔細(xì)、態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)是試車成功的根本。

2）遇到問(wèn)題應(yīng)仔細(xì)檢查設(shè)備、管道、儀表后再分析原因。不能將原因簡(jiǎn)單歸結(jié)為設(shè)備、儀表故障，也不能盲目相信儀表。有時(shí)可能是某臺(tái)閥門未打開或者系統(tǒng)初次開車時(shí)設(shè)備升、降溫造成的滯后或者儀表本身固有的滯后現(xiàn)象。

3）班組之間的交接班需仔細(xì)，要保證前后班的平穩(wěn)過(guò)渡。班組內(nèi)要及時(shí)溝通對(duì)重點(diǎn)設(shè)備、還沒(méi)開穩(wěn)的點(diǎn)重點(diǎn)檢查中控室、現(xiàn)場(chǎng)均要重點(diǎn)察看。與調(diào)度、機(jī)修、電氣、儀表等相關(guān)部門要緊密合作及時(shí)溝通，要服從調(diào)度的統(tǒng)一安排。

4）工藝技術(shù)人員、班組長(zhǎng)要對(duì)設(shè)備、工藝、管道、閥門了然于胸，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況、異常情況能有充分的判斷能力。對(duì)開車時(shí)該設(shè)備對(duì)系統(tǒng)可能造成的影響，要有充分的認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)備，以防系統(tǒng)狀況突然變化造成溫度、壓力、液位的變化。

5）對(duì)裝置存在的一些未完成工程應(yīng)在試車之前反復(fù)檢查、分析，將影響試車的問(wèn)題提前解決。

6）聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中按順序打通流程各設(shè)備，按前后銜接順序啟動(dòng)，做到成竹在胸，有條不紊。

7）崗位操作人員理論與實(shí)踐存在差距，操作人員均為新招大學(xué)畢業(yè)生，對(duì)理論知識(shí)雖然掌握較熟，但嚴(yán)重缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。部分員工思想觀念依然陳舊，轉(zhuǎn)變較慢，工作主動(dòng)性不強(qiáng)，缺乏進(jìn)取精神和創(chuàng)新意識(shí)。個(gè)別員工對(duì)安全工作存在松懈麻痹思想，存在事故與我無(wú)緣的麻痹心態(tài)，工作中違犯勞動(dòng)紀(jì)律，存在僥幸心理，習(xí)慣性違章時(shí)有發(fā)生。在今后的工作中需加大安全教育力度，使其從思想上重視安全工作，杜絕習(xí)慣性違章。

8）崗位操作人員工安全環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，需進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)。

8 意見與建議

為確保裝置在安全穩(wěn)定的前提下長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手管控：

1）培養(yǎng)員工的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手能力及處理問(wèn)題的應(yīng)變能力，將理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，保證生產(chǎn)運(yùn)行安全、平穩(wěn)。

2）全面落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，與員工簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任狀，認(rèn)真落實(shí)安全管理制度。突出重點(diǎn)，繼續(xù)深化風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控及事故隱患排查整治工作，定期組織安全大檢查，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查力度，將事故隱患消滅在萌芽之中。

3）加強(qiáng)事故應(yīng)急演練工作。針對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)緊急停車、火災(zāi)、爆炸等各類突發(fā)險(xiǎn)情，按照應(yīng)急預(yù)案職責(zé)和要求，編制應(yīng)急預(yù)案并定期組織演練，不斷提高員工的事故處理能力和應(yīng)急技能。

4）加強(qiáng)員工綜合素質(zhì)的培訓(xùn)，培養(yǎng)一批負(fù)責(zé)任、有本領(lǐng)、敢干事、干成事的化工人才。打造一只敬業(yè)、勤奮、吃苦、敢于管理的員工團(tuán)隊(duì)。