增壓機(jī)啟動(dòng)引起的故障及改進(jìn)措施

黃震宇，倪宏偉，郭正奎

（四川空分集團(tuán)工程有限公司，四川 簡(jiǎn)陽 641400）

某煤化工空分裝置采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)一拖二（空壓機(jī)和增壓機(jī)），因電力檢修停車2天，啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)主換熱器溫差很大，之后每啟動(dòng)一次就會(huì)惡化一次。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行反饋情況進(jìn)行了仔細(xì)分析，確定了是由于增壓機(jī)啟動(dòng)過程中引起的故障。

1 現(xiàn)場(chǎng)情況分析

用戶原流程設(shè)計(jì)如圖1所示，根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)反饋的信息，啟動(dòng)模式可能為沿用以前逐步升壓方式，很有可能造成濕空氣進(jìn)入到壓力空氣通道。據(jù)運(yùn)行主管介紹，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)一拖二（空壓機(jī)和增壓機(jī)），增壓機(jī)入口現(xiàn)場(chǎng)加裝了啟動(dòng)輔助充壓管線，即從空壓機(jī)二級(jí)出口接了一根DN150的管道到增壓機(jī)入口，增壓機(jī)設(shè)置有放空管線。圖中粗線部分為原流程設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)增加的DN150充氣管線。

該項(xiàng)目空分裝置原啟動(dòng)順序是：（1）啟動(dòng)前增壓機(jī)補(bǔ)氣閥全開。（2）汽輪機(jī)啟動(dòng)（冷態(tài)2h）。（3）空壓機(jī)壓力提升（0．5h），啟動(dòng)預(yù)冷系統(tǒng)（0．7h）。（4）純化系統(tǒng)打開沖壓閥充壓（0．3h），純化系統(tǒng)正常后（0．7min）。（5）開啟增壓機(jī)導(dǎo)氣補(bǔ)氣閥加負(fù)荷（0．5h），然后增壓機(jī)吹掃露點(diǎn)（2．5h+）。按照此啟動(dòng)順序，整體啟動(dòng)時(shí)間約7+小時(shí)。

2 故障原因分析

綜合該套空分裝置的流程組織及設(shè)備配置等綜合情況，初步認(rèn)定有如下幾方面的原因可能造成該故障現(xiàn)象。

（1）切換閥使用年代久遠(yuǎn)，切換閥密封不嚴(yán)泄漏，導(dǎo)致純化器充壓時(shí)間過長(zhǎng)。

（2）空氣通道因濕空氣進(jìn)入導(dǎo)致堵塞。濕空氣經(jīng)啟動(dòng)管線，增壓機(jī)入口DN700閥門，空氣進(jìn)冷箱DN600閥門，進(jìn)入到主換熱器壓力空氣通道。這兩只閥是大口徑蝶閥，很可能密封不嚴(yán)，有內(nèi)漏。查閱DCS趨勢(shì)圖，發(fā)現(xiàn)主換空氣通道阻力比過去大，用戶自行嘗試對(duì)壓力空氣通道加溫?zé)o效。

（3）啟動(dòng)方式不當(dāng)。空壓機(jī)、空冷塔、吸附器分步充壓，有切換閥的分割。切換閥又是開關(guān)閥，在倒換過程中存在壓差控制不好，有對(duì)吸附器床層造成沖擊的危險(xiǎn)。需要考慮補(bǔ)氣，手動(dòng)補(bǔ)氣控制比較復(fù)雜，有可能導(dǎo)致吸附器空氣出口切換閥出現(xiàn)過大壓差。采用濕空氣補(bǔ)氣具有更大的風(fēng)險(xiǎn)。首先沒有經(jīng)過純化器凈化的濕空氣會(huì)殘留在管路及增壓機(jī)冷卻器內(nèi)，其次濕空氣置換需要時(shí)間，最后濕空氣可能由于閥門內(nèi)漏進(jìn)入冷箱。原啟動(dòng)方式泄漏路線圖如圖2。

圖2 原啟動(dòng)方式泄漏路線

3 改進(jìn)措施

經(jīng)大致了解流程后，建議更改啟動(dòng)方式，增壓機(jī)空氣啟動(dòng)輔助管線，務(wù)必將原增壓機(jī)補(bǔ)氣閥關(guān)閉或加盲板隔離，主要是擔(dān)心水汽腐蝕啟動(dòng)管路閥門。冷箱前空冷塔、吸附器、增壓機(jī)整體升壓，不用考慮增壓機(jī)補(bǔ)氣。改進(jìn)后啟動(dòng)流程見圖3，整個(gè)開車啟動(dòng)過程約3．5-4h，安全，快捷。節(jié)省了增壓機(jī)吹掃露點(diǎn)的時(shí)間，原啟動(dòng)方式至少要2個(gè)多小時(shí)，現(xiàn)在壓力正常后，分析就合格。同時(shí)預(yù)冷、純化在空壓機(jī)提升壓力過程中開車，純化系統(tǒng)也是提前進(jìn)行了充壓，節(jié)約了1h左右。

3.1 增壓機(jī)應(yīng)該不用補(bǔ)氣

圖3 改進(jìn)后啟動(dòng)方式

汽輪機(jī)啟動(dòng)慢，切換閥口徑很大，從空壓機(jī)入口到增壓機(jī)入口阻力不大，主要是止回閥的頂開阻力；增壓機(jī)有密封氣，不會(huì)因那么小的負(fù)壓而導(dǎo)致設(shè)備失效，也不可能油氣進(jìn)去，如同氮壓機(jī)、氧氣機(jī)啟動(dòng)均會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，事實(shí)上并沒有。啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速慢，增壓機(jī)低轉(zhuǎn)速下負(fù)載很小，更談不上引起喘振，沖動(dòng)的瞬間，極低的負(fù)壓也不會(huì)造成管道、設(shè)備的損害。特意咨詢沈鼓技術(shù)專家，確認(rèn)增壓機(jī)只要有密封氣，不會(huì)導(dǎo)致油泄漏到工藝管道。多次向運(yùn)行主管解析了詳細(xì)理由，他們咨詢了某些新上的裝置，可以不充壓?jiǎn)?dòng)增壓機(jī)。

3.2 改進(jìn)啟動(dòng)方式

具體啟動(dòng)方式如下：（1）啟動(dòng)前增壓機(jī)補(bǔ)氣閥全關(guān)空壓機(jī)手動(dòng)放空閥關(guān)1/2，打開分子篩充壓閥、全開增壓機(jī)入口閥，全關(guān)增壓機(jī)各放空閥、各冷卻器吹掃導(dǎo)淋；（2）汽輪機(jī)啟動(dòng)（冷態(tài)2h）；（3）空壓機(jī)升壓（0．5h）升壓至0．35MPa啟動(dòng)預(yù)冷系統(tǒng)；（4）預(yù)冷系統(tǒng)啟動(dòng)后純化系統(tǒng)建立污氮?dú)庋h(huán)。（5）壓力提升后，增壓機(jī)加負(fù)荷，然后現(xiàn)場(chǎng)做吹掃露點(diǎn)（0．5h）。

4 結(jié)語

該項(xiàng)目空分裝置采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，按照原分步充壓方式啟動(dòng)，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，耗能，耽擱供氣時(shí)間，易造成主換熱器通道堵塞，風(fēng)險(xiǎn)較大。采用整體升壓方式啟動(dòng)，無需充氣，安全、快捷，只要保證沒有大氣量的取出，即使少量泄漏，也沒有影響。因后端空氣經(jīng)過了分子篩純化器處理，質(zhì)量能得到保證，實(shí)際上，只要主冷沒有液體，可以連通空分下塔整體升壓。關(guān)于空壓機(jī)止回閥，了解了3種不同型號(hào)的都可以這樣開車，沒有什么不利影響。本項(xiàng)目裝置大加溫后，按照提出的改進(jìn)方案，空分裝置一次啟動(dòng)成功，查看主換熱器壓力趨勢(shì)圖看不出有明顯的壓差變化，解決了主換熱器通道的堵塞風(fēng)險(xiǎn)，既安全又快捷。