氨冰機(jī)運(yùn)行總結(jié)

穆 坤

(黔希煤化工投資有限責(zé)任公司，貴州黔西，551500)

1 氨冰機(jī)工藝

(1)冰機(jī)主要是給脫硫脫碳工段提供-38℃冷量，除此之外，還為乙二醇精餾工段提供-20℃和-15℃冷量，也為尾氣處理工段提供-15℃冷量。氨氣壓縮機(jī)由低壓缸+高壓缸和驅(qū)動(dòng)透平組成，驅(qū)動(dòng)透平采用3.82MPa過熱蒸汽作透平介質(zhì)，考慮全廠蒸汽平衡，驅(qū)動(dòng)透平型式選用部分抽汽和部分冷凝型式(抽凝式)。

(2)來自低溫甲醇洗溫度為-38℃，壓力為0.08 MPa(A)和來自乙二醇精餾溫度為-20℃，壓力為0.18 MPa(A)的氣氨經(jīng)一段進(jìn)口分離器氣液分離后，進(jìn)入低壓缸的一段入口經(jīng)三級葉輪壓縮至0.21MPa(A)，二段加氣溫度為-10℃，壓力為0.28 MPa(A)，進(jìn)入二段進(jìn)口分離器經(jīng)氣液分離后，進(jìn)入低壓缸的二段經(jīng)4級葉輪壓縮至0.44MPa(A)，107.5℃。經(jīng)低壓缸段間冷卻至40℃后，進(jìn)入壓縮機(jī)的三段，經(jīng)三級葉輪壓縮至0.8MPa、100℃后。經(jīng)三段出口冷卻器冷卻至40℃，與來自省功器的氣氨匯合后進(jìn)入四段入口分離器氣液分離，進(jìn)入壓縮機(jī)第四段經(jīng)4級葉輪壓縮至1.751MPa(A)、121.5℃，經(jīng)最終出口氨冷凝器冷凝后，液氨進(jìn)入液氨過冷器(E-2406)過冷至-20℃，送往各個(gè)用戶作為冷卻劑，當(dāng)一段進(jìn)口分離器中帶液時(shí)，通過位差和重力將液氨回收到中間收集罐，然后利用壓縮機(jī)出口高壓氣氨加壓后，送至省功器內(nèi)。

(3)氨氣壓縮機(jī)共設(shè)三個(gè)氣體回流線和三個(gè)噴液氨冷卻降溫管線，此六根管線共同組成三個(gè)防喘振回路，分別保護(hù)氨氣壓縮機(jī)的一段缸、二段缸和四段缸。

(4)工藝流程如圖1。

圖1 氨冰機(jī)工藝流程圖

2 工藝特點(diǎn)

(1)汽輪機(jī)與壓縮機(jī)共同使用同一個(gè)基座，節(jié)省占地空間。

(2)汽輪機(jī)采用抽凝式汽輪機(jī)，回收利用部分蒸汽至低壓蒸汽管網(wǎng)使用。

(3)壓縮機(jī)各段加氣按照壓力等級的不同分別進(jìn)入各段壓縮，同時(shí)壓縮機(jī)出口增加省功器，減少壓縮機(jī)功耗。

3 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及原因分析

3.1 進(jìn)口分離器頻繁帶液

冰機(jī)在試車過程中一段進(jìn)口分離器頻繁帶液，導(dǎo)致壓縮機(jī)緊急停車，嚴(yán)重影響整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)必須切氣至變換放空，后系統(tǒng)緊急停車，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

在開車初期，由于加減負(fù)荷過快，操作過猛，前后工序協(xié)調(diào)等因素都會(huì)導(dǎo)致冰機(jī)帶液。另外在管道設(shè)計(jì)上存在不合理的地方，整個(gè)管廊呈U型狀態(tài)，開停車和運(yùn)行過程中都會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)積存液氨，瞬間帶入分離器內(nèi)。工藝負(fù)荷大幅度波動(dòng)等因素存在時(shí)，致使進(jìn)口分離器帶液嚴(yán)重威脅壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。

3.2 干氣密封故障

該機(jī)組使用都是帶中間迷宮串聯(lián)式干氣密封，主要配置一級密封、二級密封、后置隔離氣。一級密封主要作用是阻擋機(jī)組內(nèi)介質(zhì)向外泄漏，機(jī)組內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)有梳齒密封，通過梳齒密封向外泄漏的工藝氣量剛好被一級密封進(jìn)氣阻擋，起到密封工藝介質(zhì)的作用。如果一級密封氣泄漏，首先經(jīng)過一級密封腔排放至火炬，為了防止繼續(xù)向軸端泄漏，二級密封設(shè)計(jì)防止一級密封向軸端泄漏，起到安全防護(hù)作用。后置隔離氣起到阻擋潤滑油向密封腔內(nèi)噴射，污染密封面，同時(shí)阻擋部分二級泄漏氣外漏。

在試車過程中一級密封泄漏氣流量顯示為零，以此判斷二級密封失效，導(dǎo)致放空流量為零。如果一級密封泄漏量過大，說明是一級密封失效，但是通過驗(yàn)證，關(guān)閉二級密封進(jìn)口閥門，壓縮機(jī)各缸體一級泄漏量均歸零，說明一級密封起到密封效果，沒有導(dǎo)致缸內(nèi)介質(zhì)泄漏至二級密封腔。

一級密封過濾器壓差過大，按照設(shè)計(jì)要求過濾器壓差小于100kPa，但實(shí)際運(yùn)行過程中達(dá)到300kPa左右，嚴(yán)重超過一級密封與平衡管壓差要求大于100kPa，經(jīng)過檢查一級密封過濾器濾芯材質(zhì)不符合要求，出現(xiàn)破損情況，堵塞通道，其次過濾器的過濾面積太小，無法滿足運(yùn)行要求。

3.3 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)大

該汽輪機(jī)使用的是杭?xì)庵心艿某闅饽狡啓C(jī)，額定功率是4020kW，原始開車過臨界轉(zhuǎn)速(一階3900—5000r/min)時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)氣端振動(dòng)大導(dǎo)致聯(lián)鎖跳車。經(jīng)過大修拆檢汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和軸瓦也沒有出現(xiàn)明顯機(jī)械故障現(xiàn)象，通過排查主要存在幾個(gè)方面的問題，首先是汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)的暖機(jī)不充分，缸體排凝效果不好，中壓蒸汽帶水，汽輪機(jī)過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)速率太慢。

4 優(yōu)化操作

(1)一段進(jìn)口分離器帶液，導(dǎo)致液位聯(lián)鎖跳車，通過變更分離器液位聯(lián)鎖結(jié)果為關(guān)閉進(jìn)口兩位閥，同時(shí)各段防喘振閥失電打開，成功避免帶液頻繁開停車次數(shù)，提高壓縮機(jī)的運(yùn)行安全。

(2)開車過程中在一級密封進(jìn)氣管線上增加電加熱器，提高一級密封氮?dú)鉁囟?，使氮?dú)饨?jīng)過節(jié)流后的溫度得到提高，避免密封面無法開啟，保證放空流量正常。增大干氣密封二級密封腔體導(dǎo)淋排放量，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入密封面，污染密封。

(3)汽輪機(jī)振動(dòng)大直接威脅機(jī)組是否安全穩(wěn)定運(yùn)行，在暖機(jī)方面，首先增大中壓蒸汽管道的排凝，延長冷態(tài)暖機(jī)時(shí)間至40分鐘，提高中壓蒸汽管網(wǎng)的溫度至440℃以上，使汽輪機(jī)進(jìn)口達(dá)到設(shè)計(jì)溫度425℃以上，暖機(jī)期間加強(qiáng)對汽輪機(jī)缸體的排凝。通過改變汽輪機(jī)過臨界轉(zhuǎn)速的升速速率(由50轉(zhuǎn)提高至60r/s)。同時(shí)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)降低中壓蒸汽壓力至3.5MPa左右，減少蒸汽對機(jī)組的反沖力度產(chǎn)生的振動(dòng)。

5 技術(shù)改造

(1)由于管廊設(shè)計(jì)存在U型狀態(tài)，通過在一段進(jìn)口分離器下面增加一臺(tái)中間液氨收集罐，利用位差和重力作用，一段進(jìn)口分離器帶液時(shí)，自動(dòng)將一段分離器內(nèi)的液氨排放至中間收集罐，然后通過高壓氣氨加壓送至閃蒸槽內(nèi)，成功避免了冰機(jī)連續(xù)帶液威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

(2)增加一級密封過濾器的過濾面積，增加6倍過濾量，在過濾精度不變的情況下有效解決一級密封過濾器壓差大和平衡管壓差小的弊端，同時(shí)更換過濾器的濾芯為不銹鋼加燒結(jié)陶瓷材質(zhì)，成功解決了濾芯破損帶來壓差大的問題。

6 結(jié)語

該公司30萬噸/年乙二醇制冷裝置采用氨制冷，汽輪機(jī)使用杭?xì)庵心艹闅饽狡啓C(jī)，壓縮機(jī)使用的是沈鼓集團(tuán)離心壓縮機(jī)，該裝置適用于30萬噸級產(chǎn)能乙二醇和同類型裝置，能有效控制壓縮機(jī)進(jìn)口負(fù)壓和汽輪機(jī)各種負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)格規(guī)范對汽輪機(jī)和壓縮機(jī)干氣密封的優(yōu)化操作，實(shí)現(xiàn)了裝置長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。