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(shè)備管理部乙烯區(qū)域，天津 300270)

1 背景簡介

中沙石化百萬噸乙烯項目是國內(nèi)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(chǎn)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(yīng)力安裝，透平新增超高壓蒸汽管線施工，透平復(fù)水器更換施工等。各個施工節(jié)點環(huán)環(huán)相扣，相互影響，相互制約，只有協(xié)調(diào)好各個工序的施工，統(tǒng)籌安排，控制好施工質(zhì)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(nèi)首臺百萬噸乙烯裝置國產(chǎn)化關(guān)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(shè)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(lián)軸器相聯(lián)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(jīng)過多選、優(yōu)選，最終確定方案如下：(1)壓縮機三個缸體整體更換，聯(lián)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(zhuǎn)子、內(nèi)缸、中壓持環(huán)、中間汽封及相關(guān)內(nèi)件。(5)汽輪機上缸新增1臺LP閥及相關(guān)管線。(6)汽輪機復(fù)水器進行整體更換。(7)輔助系統(tǒng)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(yè)，需進行無應(yīng)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(fù)

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(jīng)現(xiàn)場確認，需拆除機房頂棚，并使用500T履帶吊進行吊裝作業(yè)。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(shè)了硬防護架設(shè)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(shè)頂部鋪滿防火布。在機房天車上搭設(shè)架設(shè)，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(jiān)護，施工人員做好各項安全防護措施，每天作業(yè)結(jié)束后將天車移至吊裝口位置。擴能改造結(jié)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(fù)頂棚。

4.2 壓縮機缸體拆除及吊裝

機組改造吊裝作業(yè)的500T履帶吊站位區(qū)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(qū)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(nèi)、井內(nèi)填充沙袋并壓實，吊車退場后清除碎石及水溝及井內(nèi)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(lián)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(tài)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(yè)。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(xiàn)場空間緊湊，500T履帶吊站位勢必會影響周邊其它設(shè)備的吊裝作業(yè)，如何統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好各個設(shè)備的吊裝順序，需要提前考量安排好。根據(jù)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(shè)備的吊裝時間，統(tǒng)一安排、統(tǒng)一調(diào)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(huán)氧樹脂，硬度大、面積大、形狀不規(guī)則，且為國內(nèi)首例大面積的環(huán)氧樹脂灌漿層拆除，無經(jīng)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(yè)前將壓縮機缸體坑井搭好架設(shè)，做好安全防護措施。作業(yè)時首先使用切割機對整塊規(guī)則的區(qū)域進行切割，分割成塊狀。對于形狀不規(guī)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(zhuǎn)子要確定好位置，再以汽輪機轉(zhuǎn)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(fù)水器要安裝到位，復(fù)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(zhuǎn)子后，調(diào)整前后軸承座中心，調(diào)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(yè)正值六月份，白天氣溫較高，在找正過程中發(fā)現(xiàn)對中值調(diào)好后，上午的數(shù)據(jù)與下午的數(shù)據(jù)存在偏差，經(jīng)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(jīng)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(fù)測[1]。機組找正完成，即可進行底座二次灌漿。灌漿時氣溫應(yīng)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(huán)氧樹脂灌漿料，機組灌漿應(yīng)在機組對中后24 h內(nèi)進行，若超過24 h應(yīng)復(fù)測對中；灌漿應(yīng)一次完成，不得分層澆注，不得留有施工縫；在機器底座的內(nèi)、外側(cè)支好模板，底座如有調(diào)整螺釘，在調(diào)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(yīng)符合灌漿材料產(chǎn)品技術(shù)文件要求，其高度應(yīng)高于底座下表面10 mm。

表1 環(huán)氧樹脂灌漿料固化時間

4.5 壓縮機進出口管線無應(yīng)力安裝

新機組二次灌漿72 h后，開始進行進出口管線消應(yīng)力工作。壓縮機共計11根進出口管線，改造內(nèi)容包括更換管線、管件、流量計，管線擴徑等，經(jīng)統(tǒng)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(yīng)力的整體原則如下：(1)進出口管線要提前進行預(yù)制，減少現(xiàn)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(yīng)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(yīng)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(tài)安裝載荷處，并在孔洞內(nèi)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(guī)范要求，管線法蘭螺栓孔應(yīng)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(yīng)在壓縮機聯(lián)軸器或貓爪位置安裝百分表，垂直和水平方向各一個，監(jiān)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(lián)軸器徑向位移量不超過0.03 mm。法蘭應(yīng)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(jiān)控壓縮機位移變化，一旦位移超標，要停止緊固進行調(diào)整后再繼續(xù)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(zhì)為P22，焊接難度大，焊接熱處理工序復(fù)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(xiàn)場施工采用在線開孔機進行開孔，并用磁鐵清理管線內(nèi)部的鐵屑。為減少現(xiàn)場工作量，管線要提前預(yù)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(xiàn)場采用相控陣檢測方法，優(yōu)點是隨時可以檢測，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，無輻射，不影響周邊施工。

5 擴能改造出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)缸體與缸體之間的間距與設(shè)計值存在偏差，可能會造成聯(lián)軸器無法安裝。經(jīng)多次復(fù)測數(shù)據(jù)，微調(diào)底座及缸體位置，中壓缸與高壓缸之間的間距還是偏小，經(jīng)與壓縮機廠家協(xié)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(diào)整的空間，機組聯(lián)軸器得以順利安裝。

5.2 汽輪機排缸底部膨脹節(jié)出現(xiàn)裂紋

本次改造復(fù)水器為整體更換，舊復(fù)水器與汽輪機從排缸底部膨脹節(jié)以下方井處斷開，安裝好新復(fù)水器以后，對新復(fù)水器殼程充水進行靜壓試驗，發(fā)現(xiàn)膨脹節(jié)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(jié)語

歷經(jīng)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(tài)穩(wěn)定、良好。擴能改造過程中也出現(xiàn)了一些問題，為以后機組的改造、檢修積累了經(jīng)驗教訓(xùn)，要做好總結(jié)，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(wěn)運行。