氯氣壓縮機(jī)組運(yùn)行總結(jié)

付信忠

（山東陽(yáng)煤恒通化工股份有限公司化工廠，山東 郯城 276100）

山東陽(yáng)煤恒通化工股份有限公司 （以下簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)煤恒通）40萬(wàn)t/a離子膜燒堿項(xiàng)目一、二期各20萬(wàn)t/a裝置分別于2011年7月1日和2012年4月25日順利投產(chǎn)運(yùn)行。氯氣輸送設(shè)備選用4H-3/4100型國(guó)產(chǎn)氯氣透平式壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)運(yùn)行一年多來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)總體平穩(wěn)，綜合效益顯著。

1 氯氣透平機(jī)的規(guī)格和性能

1.1 氯氣壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)

標(biāo)況流量：4 100 m3/h；

適用燒堿產(chǎn)量：10萬(wàn)t/a；

氯氣進(jìn)口溫度：20～30℃；

氯氣進(jìn)口壓力（絕壓）：0.085 MPa；

氯氣含水：≤100×10-6；

氯氣出口壓力（絕壓）：0.38 MPa；

電機(jī)功率：355 kW；

高速軸轉(zhuǎn)速：10 450 r/m。

1.2 氯氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

氯氣壓縮機(jī)為單吸三段三級(jí)離心式結(jié)構(gòu)，機(jī)組設(shè)段間冷卻器、出口冷卻器。壓縮機(jī)、增速器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)布置在同一公共底座上，由1臺(tái)電機(jī)通過(guò)增速器驅(qū)動(dòng)。輔助設(shè)備主要有油站、氯氣冷卻器及相關(guān)的儀表、閥門(mén)等。

1.3 氯氣壓縮機(jī)工作原理

氯氣壓縮機(jī)是一種多級(jí)離心式壓縮機(jī)，其工作原理是借助葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力對(duì)氯氣做功，把葉輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使氣體流速得到提高，氣體在流經(jīng)擴(kuò)壓器和蝸殼時(shí)，速度降低，氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使氯氣壓力升高，滿足工藝使用要求。

1.4 氯氣壓縮機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)闻_(tái)容量大能耗低效率高節(jié)能效果顯著；性能參數(shù)穩(wěn)定調(diào)節(jié)范圍大適應(yīng)性強(qiáng)；運(yùn)行操作維護(hù)簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用低。

缺點(diǎn)：操作要求高，氯氣含水≤100×10-6，無(wú)酸霧夾帶；潤(rùn)滑油系統(tǒng)、氯氣冷卻及密封保護(hù)氣指標(biāo)要求嚴(yán)格；操作過(guò)程嚴(yán)禁喘振工況出現(xiàn)。

1.5 氯氣壓縮機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）壓縮機(jī)缸體為水平剖分式鑄造缸體，進(jìn)出口接管全部向下，下半缸體中分面處向兩側(cè)伸展出4個(gè)支腿，支撐在臺(tái)板上，下半缸體還設(shè)有定位鍵，以保證橫向和縱向的定位，缸體材料為HT250。

（2）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子由主軸、3個(gè)葉輪、推力盤(pán)、軸位移盤(pán)及氣封套組成，第二級(jí)葉輪采用反向安裝，并置于第一級(jí)葉輪的對(duì)稱(chēng)位置，既可以平衡部分軸向力，又便于密封。葉輪為銑制葉片焊接結(jié)構(gòu)，材料選用鎳鉻鉬合金鋼，以滿足葉輪在高速旋轉(zhuǎn)下的高強(qiáng)度要求。在各級(jí)葉輪間裝有無(wú)葉擴(kuò)壓器及蝸殼，第一、二級(jí)蝸殼為圓形截面，切向進(jìn)氣；第三級(jí)因位置所限，采用中線進(jìn)氣。

（3）葉輪口環(huán)和級(jí)間密封為迷宮密封。軸端密封為帶充抽氣式的三腔迷宮式疏齒密封。注氣壓力用差壓變送器控制，其壓力比平衡腔壓力高5～7 kPa。該密封既能阻止氯氣外泄，又可控制注氣及抽氣的氣量在合理的范圍內(nèi)。為了防止氯火的產(chǎn)生，密封片采用高熔點(diǎn)鎳片，其相應(yīng)位置上的軸套也采用了較高熔點(diǎn)的鎳鉻合金。

（4）油站包括集裝式潤(rùn)滑油油站、高位油槽及其內(nèi)部的連接管道。集裝式油站集油箱、油泵、油冷器、油過(guò)濾器、監(jiān)控儀表、控制儀表及其連接管線組裝在一個(gè)公用底座上組成。油箱采用不銹鋼材料制造，帶電加熱裝置，能使油箱內(nèi)的油溫在6 h內(nèi)從最低環(huán)境溫度加熱到規(guī)定的開(kāi)車(chē)溫度。油箱頂部設(shè)有充氮?dú)夤?jié)流孔板，氮?dú)夂牧? m3/h。雙聯(lián)的油冷卻器及過(guò)濾器設(shè)連續(xù)流切換閥，在不停機(jī)的情況下，可進(jìn)行切換檢修，并且在切換時(shí)無(wú)壓力波動(dòng)。

2 氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及解決辦法

2.1 主機(jī)喘振

陽(yáng)煤恒通化工離子膜裝置自開(kāi)車(chē)以來(lái)氯氣透平機(jī)組也曾發(fā)生機(jī)身震動(dòng)加大、氯氣出口力波動(dòng)和主機(jī)電流劇烈波動(dòng)的情況。究其原因是氯氣透平機(jī)喘振造成的。這種喘振極易造成主機(jī)震動(dòng)加大、高速轉(zhuǎn)子失穩(wěn)、壓縮機(jī)排氣時(shí)有時(shí)無(wú)，如不采取有效措施，會(huì)造成嚴(yán)重的后果，甚至整套機(jī)組都可能報(bào)廢。

為了防止氯氣壓縮機(jī)進(jìn)入喘振工況，采用了氯氣壓縮機(jī)的防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)：該系統(tǒng)采用旁路回流調(diào)節(jié)方式，即把第三段冷卻器出口的部分氯氣引至氯氣壓縮機(jī)的一段進(jìn)口。回流量由氯氣出口總管的流量決定，流量信號(hào)裝置是安裝在總管上的孔板，其壓差信號(hào)經(jīng)電氣轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)回流旁路上的氣動(dòng)隔膜調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟程度，同時(shí)，當(dāng)出口總管流量降至給定流量80%時(shí)報(bào)警。流量的調(diào)節(jié)范圍為給定流量的70%～80%，流量的調(diào)節(jié)范圍為1 640～4 510 m3/h，該調(diào)節(jié)方式雖然降低了一些機(jī)組效率，但簡(jiǎn)單實(shí)用，比較可靠。

2.2 中冷器泄漏

氯氣壓縮機(jī)組為單吸三段三級(jí)壓縮，氯氣進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)口前的溫度一般為30℃以下，一級(jí)壓縮后氯氣溫度上升至98℃。為防止氯火的產(chǎn)生，保證壓縮機(jī)輸氣能力，每級(jí)壓縮以后的氯氣都必須進(jìn)行冷卻。氯氣壓縮機(jī)組配有3臺(tái)立式列管式氯氣中間冷卻器，簡(jiǎn)稱(chēng)中冷器，分別冷卻經(jīng)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)壓縮后的氯氣。將透平機(jī)葉輪壓縮產(chǎn)生的熱量帶走，降低氯氣溫度和體積，提高氯氣壓縮機(jī)打氣量。

中冷器泄漏是氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不常見(jiàn)的故障，可一旦出現(xiàn)，泄漏就會(huì)造成壓縮機(jī)進(jìn)水、葉輪、密封腐蝕、一段中冷器報(bào)廢的后果。出現(xiàn)這樣的事故有 3 方面的原因［1］。

（1）中冷器管材、板材、焊接等品質(zhì)有問(wèn)題，該公司選用的中冷器設(shè)計(jì)壓力為殼程0.4 MPa，管程0.3 MPa，材質(zhì)是Q345R，換熱面積為175.6 m2。氯氣走殼程，冷卻水走管程，水路為雙流程設(shè)計(jì)，各級(jí)氯冷回水管上均設(shè)有有效氯檢測(cè)點(diǎn)。保證中冷器品質(zhì)。

（2）氯氣中水含量超標(biāo)，造成中冷器列管管壁、管板被腐蝕。為降低氯氣中的水分、酸霧對(duì)中冷器列管管壁、管板被腐蝕，該公司選用孟山都除霧器，粒徑大于1 μm的水霧全部被除掉，粒徑小于1 μm的去除率超過(guò)99.3%，有效去除霧狀氯水，降低了硫酸消耗，同時(shí)防止氯水夾帶的鹽霧進(jìn)入填料塔和泡罩塔，與硫酸接觸生成硫酸鹽結(jié)晶。為了有效監(jiān)控氯氣中的水分，該公司采用在線分析和手工分析相結(jié)合的檢測(cè)方式，以在線分析為主，在線分析氯氣中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為0.003 5%～0.00 60%。手工分析為輔助，手工分析氯氣中含水控制在0.010%～0.015%。為保證氯氣含水合格，通過(guò)提高濃硫酸的使用量，保證Ⅰ填料塔稀硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%以上等措施，保證了氯氣含水在控制范圍內(nèi)。目前在計(jì)劃?rùn)z查、檢修中發(fā)現(xiàn)，氯氣壓縮機(jī)的大蓋及相應(yīng)的管道光滑如新，沒(méi)有腐蝕的痕跡。

（3）在循環(huán)水處理過(guò)程中由于除垢劑投加過(guò)量，而緩蝕劑加入量不足，導(dǎo)致循環(huán)水呈弱酸性。弱酸性的循環(huán)水長(zhǎng)期運(yùn)行也會(huì)造成中冷器腐蝕。因此，必須嚴(yán)格控制循環(huán)水的pH值為中偏弱堿性，避免碳鋼材料的管道、設(shè)備腐蝕。

2.3 軸位移、軸振動(dòng)超標(biāo)

軸位移和軸振動(dòng)是氯氣壓縮機(jī)組運(yùn)行正常與否的重要指標(biāo)。

軸位移是指主機(jī)運(yùn)行中軸向力控制的轉(zhuǎn)子平行位移數(shù)值。造成軸位移超標(biāo)的主要原因是氯氣壓縮機(jī)出口壓力過(guò)高、潤(rùn)滑油品質(zhì)差等。軸位移超標(biāo)常常導(dǎo)致高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與固定元件相碰擦，極有可能造成壓縮機(jī)損壞。

軸振動(dòng)是指機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子由于撓性引起的徑向振動(dòng)。軸振動(dòng)超標(biāo)的原因是轉(zhuǎn)子變形、轉(zhuǎn)子的同心度沒(méi)找準(zhǔn)或轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡性能差等。另外，潤(rùn)滑油品質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)多、油被氯氣污染等都會(huì)造成瓦塊磨損，瓦溫升高，嚴(yán)重的還會(huì)造成磨損，最終也會(huì)使軸振動(dòng)超標(biāo)。

為此，陽(yáng)煤恒通在嚴(yán)格工藝指標(biāo)、提高氯氣壓縮機(jī)組裝配品質(zhì)、使用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油的前提下，通過(guò)采用氯氣壓縮機(jī)主機(jī)的軸位移、軸振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，在前軸端及前、后軸承處分別設(shè)有軸位移和軸振動(dòng)傳感器，監(jiān)控主軸的位移和振動(dòng)。當(dāng)軸位移大于0.125 mm時(shí)，自動(dòng)報(bào)警；軸位移大于0.3 mm時(shí)，連鎖停車(chē)。前后軸承處的振動(dòng)大于0.038 mm時(shí)，報(bào)警。以上措施取得了較好的效果。

2.4 搞好業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提升操作維修水平

（1）離子膜法制堿技術(shù)工藝先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，裝置連聯(lián)鎖保護(hù)多，為切實(shí)做好項(xiàng)目開(kāi)車(chē)，在項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)，派員到其他離子膜生產(chǎn)先進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)培訓(xùn)。培訓(xùn)結(jié)束后，所有人員都參與了裝置的拆檢吹除、試壓試漏、單機(jī)和聯(lián)動(dòng)試車(chē)全過(guò)程，業(yè)務(wù)能力得到進(jìn)一步鞏固和提升，培養(yǎng)了一批熟練的操作和管理人員，保證了離子膜裝置的順利開(kāi)車(chē)。

（2）保證檢修質(zhì)量。加強(qiáng)維修人員“四新技術(shù)”的學(xué)習(xí)，特別注重新設(shè)備的構(gòu)造、操作控制以及拆檢等技術(shù)的學(xué)習(xí)，保證檢修質(zhì)量，杜絕對(duì)氯氣壓縮機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、故障判斷不準(zhǔn)和裝配質(zhì)量不高的情況發(fā)生。

（3）搞好設(shè)備的潤(rùn)滑和計(jì)劃?rùn)z修。在提高氯氣壓縮機(jī)檢修質(zhì)量的同時(shí)，通過(guò)將壓縮機(jī)檢修周期由原來(lái)的半年調(diào)整為3個(gè)月，以及搞好壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的管理，減少計(jì)劃外停車(chē)次數(shù)，降低頻繁開(kāi)停車(chē)對(duì)軸瓦的磨損等措施，大大地延長(zhǎng)了氯氣壓縮機(jī)的運(yùn)行周期。

（4）定期檢查、嚴(yán)格控制。根據(jù)氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行實(shí)際情況，通過(guò)定期對(duì)氯氣壓縮機(jī)進(jìn)行檢查，定期進(jìn)行潤(rùn)滑油油脂分析；嚴(yán)格控制氯含水，密封氮?dú)鈮毫Γ刂坪妹芊鈿獬闅鈮毫?；?yán)格壓縮機(jī)油壓和油溫控制等措施，保證了氯氣壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］楊志猛.3H-3/4500氯氣壓縮機(jī)組運(yùn)行總結(jié).氯堿工業(yè)2012，（9）：19-12.