合成气压缩机和氨压缩机试开车过程中存在的问题及建议（论文） .pdf

第6 期 总第1 4 5 期 煤化工n o 6 t o t a ln o 1 4 5 2 0 0 9 年12 月c o a lc h e m i c a li n d u s t r yd e c 2 0 0 9 合成气压缩机和氨压缩机试开车过程中 存在的问题及建议 李亚东 鹤壁煤电股份有限公司煤化工筹建处 鹤壁4 5 8 0 3 0 摘要介绍了中原大化5 0 万t a 甲醇项目试开车过程中合成气压缩机 氨压缩机出现的一些问题 主 要从机组轴向推力 油系统 干气密封 设备管路布局等方面进行了原因分析并提出了相关建议 可为同类煤化 工机组设计提供参考 关键词甲醇合成气压缩机氨压缩机 文章编号 1 0 0 5 9 5 9 8 2 0 0 9 一0 6 0 0 4 3 0 3 中图分类号 t 0 0 5 1文献标识码 b 引言 中原大化集团公司煤化工年产5 0 万t 甲醇工 程 采用荷兰壳牌粉煤气化 丹麦托普索甲醇合成技 术 煤气化装置技术引进合同于2 0 0 4 年9 月1 5 日生 效 2 0 0 7 年1 1 月3 0 日空分系统一次开车成功 煤气 化装置开始全面试车 2 0 0 8 年5 月2 5 日打通全流 程 生产出合格甲醇 笔者曾参与了中原大化煤化工 项目的原始试车到正常开车的全过程 通过分析试 开车过程中的一些现象 现就几大机组在试开车中 出现的一些问题提出一些看法 以供参考 1 合成气压缩机试开车过程中存在的问题 探讨 合成气压缩机为垂直剖分锻钢壳体9 级压缩离 心压缩机 额定功率1 07 1 5 k w 额定转速1 07 1 0 r m i n 选配驱动功率为1 17 8 6 k w 的抽汽凝汽式汽轮机 1 1 轴向推力计算存在的问题 试车运行时发现 提高转速 升高压力时 止推 轴承推力瓦的温度直线上升 当系统压力提高到 7 m p a 转速80 0 0 r m i n 以上时 止推轴承推力瓦的温 度已达到1 0 0 报警值1 0 5 联锁值1 1 5 而合 收稿日期 2 0 0 9 0 9 1 3 作者简介 李亚东 1 9 7 6 男 1 9 9 6 年毕业于郑州工学 院 工程师 现从事壳牌煤气化生产技术和管理工作 成气压缩机的初期工况是新鲜气出口压力8 m p a 左 右 转速93 0 0 r m i n 由于一提高压力 瓦温就高 严 重制约了生产 停车后 维修人员把推力瓦块拿出来 后 发现推力瓦表面的巴氏合金磨损严重 重新更换 了新的瓦块 并且把推力瓦块巴氏合金的油入口处的 截面坡度加大 以增加进油量 回装开车后 效果还是 不好 生产厂家派来了专家 指导打开合成气压缩机 的止推轴承 把推力瓦表面的巴氏合金油入口的坡度 刮成月亮形 以增加进油量 同时把推力盘上边的阻 油环出油口的直径由1 3 m m 扩大到2 0 m m 直接增大了 进油量与出油量 再开车后 当转速达到80 0 0 r m i n 系统压力升高到7 m p a 左右时 瓦温还是达到了9 4 以上 由于扩大了回油口 止推轴承的上油压力降了 0 0 2 m p a 从o 转速到80 0 0 r m i n 回油不畅充满油 管 再降就接近止推轴承最低上油压力0 0 3 m p a 所 以 不能再增大进油量 由此推断 问题也许在于平衡 轴向推力计算不合适 致使推力盘因承受的轴向推力 太大 而造成推力瓦与推力盘之间的间隙太小 油膜 变薄 使推力瓦温度增高 这个问题目前只能解决到 此 制约了满负荷操作 1 2 油系统设计过小 由于对汽轮机与压缩机正常运行时需要的供油 量计算有误 油系统设计小了很多 生产正常运行时 1 台油泵不够用 必须2 台油泵同时运行 才能满足 正常运行下的用油量 这样就造成油系统运行没有备 用油泵 给机组运行带来了很大的隐患 同时 由于计 算的用油量小了 导致油冷器的换热面积也相应减 万方数据 一4 4 一 煤化工2 0 0 9 年第6 期 小 在夏天即使低负荷运行 也必须同时投用2 台油 冷器 机组勉强够用 如果不增加换热面积 随着运行 时间的延长 换热效率的降低 致使油温升高 将直接 威胁到机组的运行安全 1 3 循环段与新鲜段同缸 平衡管串气 中原大化5 0 万t 甲醇合成单元采用托普索催化 剂 经净化吸收塔过来的合格新鲜气 必须再进一步 在硫保护器脱硫后 方能进入合成塔 每次开车 合成 塔和硫保护器都需要升温 升温的方法是合成塔用氮 气升温 动力来自合成气压缩机循环段 而硫保护器 升温直接用来自吸收塔少量的新鲜气进入硫保护器 后经调节阀放空来升温 动力由合成气压缩机一 二 段提供 合成气压缩机循环段与新鲜段同缸 为了平 衡轴向推力 压缩机的平衡盘设计在循环段的出口 侧 平衡盘后的出口循环气通过平衡管引至新鲜气入 口 造成了新鲜气和循环气通过平衡管串气 这样 升 温时不合格的高硫新鲜气串到了循环段而进入了合 成塔 损害了催化剂 升温时有催化剂中毒的风险 2 氨压缩机试开车过程中存在的问题探讨 氨压缩机的额定功率为69 8 1 k w 额定转速为 69 3 0 r m i n 2 1 一级密封气通过轴端向压缩机内漏气 干气密封制造厂家设计参数要求 一级密封进气 与压缩机轴两端漏气平衡管之间的压差最低不能低 于0 1 5 m p a 正常o 2 5 m p a 方能启动机组 因为一级 密封气在启动时 使用的是从高压减压到1 6 m p a 的 氮气 只有机组启动正常后 一级密封气方能由氮气 切换成三段出口的1 6 m p a 工艺气 整个过程将近 4 0 m i n 由于压缩机厂家设计的低压缸轴端密封效果 不太理想 造成整个启动过程中大量的氮气通过干气 密封沿轴端进入压缩机缸内 如果做一下试验 把压 缩机进出口阀门关闭 通过一级密封进气漏进去的氮 气 在短短的2 0 多分钟 就可以把整个压缩机工艺管 线压力从常压充到0 5 l i l p a 从而可见通过轴端漏气 量是非常大的 氮气的分子量大于氨的分子量 汽轮 机暖机完成后 升速到40 0 0 r m i n 时就带不动了 耗 汽量大增 调节汽门全开 汽轮机与压缩机高低压缸 都出现不正常的状态 高压缸出口压力增大 轴向推 力增大 给机组带来很大安全隐患 因有大量的氮气 进入冷冻系统 制冷循环无法建立正常循环 这就要 求把作为惰性气体的氮气放掉 在通过氨冷器放空的 过程中 虽然部分氨被冷凝回收了 但是还是有大量 的氨随着氮气被放空 就这样每次开车都被迫放掉大 量的氨 为了减少氨的损耗 降低氮气向缸内的漏量 而又要保证密封气与工艺气的压差 通过一次次的开 车实践 终于摸索出一套开车方法 开车时氨机进出 口大阀关闭 直接用氮气启动开车 暖机结束后 通过 三段放空把氮气放掉 这时打开入口大阀引氨置换氮 气 迅速把出口大阀打开 同时关小放空阀 然后升速 提压 把一级密封气切换成三段出口工艺气 关闭放 空阀 这样就大大降低了氮气的进气量 使氨压缩机 开车顺利多了 同时也加快了制冷循环的建立 2 2 氨压机低压缸干气密封漏氨 氨压机试车时 发现密封效果不好 造成缸内氨 通过轴端沿干气密封漏气 和润滑油接触后 致使油 中含有大量的氨 分析氨压机的润滑油 发现油中氨 质量浓度达到5 8 m g l 润滑油回油管视镜的有机玻 璃都让氨气熏黄了 氨机周围工作环境很差 拿掉干 气密封后 发现氨压缩机低压缸装填干气密封的镗口 不规则 上下面有5 0 道错口 造成千气密封外侧的o 型密封环与镗口接触面不严密 从而大大降低了干气 密封的效果 使二级气与隔离气起作用不大 把错口 的凸台用金属胶抹平 又更换了一个新的干气密封 效果仍不太明显 应从机组的制造和安装精度等方面 进一步分析查找原因所在 2 3 停车过程中出现喘振 因氨压机离酸脱单元太远 酸脱单元的3 个氨蒸 发器出口管线距氨压机超过3 0 0 m 管线直径7 0 0 m m 管线标高也不一样 正常运行时 氨压机人口压力 是一0 0 2 5 m p a 温度一3 0 一3 0 氨的饱和蒸汽压 0 1 2 19 m p a 在氨压机停车防喘振全开的情况下 氨 压机入口管线压力瞬间提高到0 3 m p a 这就远高于 入口管线在低温下的饱和蒸汽压力 造成入口管线里 的气氨被冷凝成大量的液氨存在管线内 一部分流到 了入口分离器内 防喘振阀三回一标高太低 入口分 离器内的液氨回灌进整个三回一防喘振管线内 堵塞 防喘振管线 造成喘振 解决这个问题 只有把现在的 防喘振管线抬高 这个问题现阶段无法整改 但知道 了喘振原因 只有尽最大努力在减小喘振上下功夫 3几点建议 针对中原大化煤化工大机组原始试车中发现的 上述问题 对同类型煤化工机组设计提出几条建议 3 1 完善压缩机轴端密封 尽量减少压缩机轴端密封漏气量 也是为了减少 一级密封气向缸体的漏量 从而避免开车过程中因一 万方数据 2 0 0 9 年1 2 月李亚东 合成气压缩机和氨压缩机试开车过程中存在的问题及建议 一4 5 一 级气漏入缸内太多而造成不便 3 2 煤化工所有大机组没必要共设厂房 中原大化把空压机 发电机等所有大机组共设置 了一个大厂房 由于各机组要求不一 厂房建的很高 大 位置也不太合理 建议把合成气压缩机 氨压机 二氧化碳压缩机 氮压机合并在一个单独的厂房 合 成气压缩机 氨压机所压缩气体是易燃易爆气体 把 这2 台机组与另外的机组留一定安全间隔距离 既符 合安全要求 厂房的高度也降了下来 节省了资金 同 时管线也好固定 震动也会减小 如果考虑到冷凝液 泵的吸人压头不足 可以把冷凝泵的基础降低 以补 充冷凝液泵的吸入压头 压缩厂房布置紧邻净化单 元 尽量缩短制冷管线长度 以减少停车过程中气氨 被冷凝 压缩厂房下方的管线一定要布局合理 减少 不必要的折弯 3 3 统一一个联合油站 如果4 台机组使用一个共同的压缩厂房 建议把 4 台机组的油系统 统一到一个联合油站 利于管理 更加安全 中原大化煤化工各大机组的油系统都在每 个机组下方 各自独立一套系统 管理起来存在困难 3 4 氮压机使用离心式压缩机 中原大化5 0 万t 甲醇项目所使用的机组中 有 l 台输送氮气的往复式压缩机 其优点是启动快 投 资省 缺点是易磨损原件太多 经常检修 更换配件 震动大 输气量小 油耗高 气体中带油 压送介质不 连续 而离心式压缩机 尺寸小 流量大 转速高 便于 调节 介质不与油性接触 安全可靠 震动小 压送介 质连续均匀 建议氮压机选用离心式压缩机 3 5 做好管道清洁 化工生产离不开调节阀 但是在中原大化煤化工 项目中许多调节阀都内漏 关不死 给生产调节带来 了很多不便 有的并不是阀门不好 而是管道内洁工 做不到位 阀门安装后在使用过程中 脏物造成阀门 失灵 t h ep r o b l e m so ft h es y n g a sc o m p r e s s o ra n dt h ea m m o n i ac o m p r e s s o ro c c u r r e d d u r i n gt h e i rc o m m i s s i o n i n ga n ds t a r t u pp e r i o d a n dr e m e d ys u g g e s t i o n s l iy a d o n g c o n s t r u c t i o np r e p a r a t o r yd e p a r t m e n to fh e b ic o a l e l e c t r i c i t yc o l t d h e b i4 5 8 0 3 0 a b s t r a c tt h ep r o b l e m so c c u i t c x ld u r i n gt h ec o m m i s s i o n i n go ft h es y n g a sc o m p r e s s o ra n dt h ea m m o n i ac o m p r e s s o r w e r ea n a l y z e d a n dt h o s ep r o b l e m sc o n c e r n e dm a i n l yi nt h ea x i a lt h r u s t d r yg a ss e a l i n g l u b r i c a t i n go i ls y s t e mo fc o m p r e s o r t u b ea r r a n g e m e n to fe q u i p m e n t e t c r e m e d ys u g g e s t i o n sw e r ep u tf o r w a r d a n dt h a tcanb er e g a r d e d 鹊ar e f e r e n c e f o rt h ed e s i g no ft h es a m et y p eo fc o m p r e s s o r sf o rc o a lc h e m i c a li n d u s t r y k e yw o r d sm e t h a n o l s y n g a sc o m p r e s s o r a m m o n i ac o m p r e s s o r 蕾 誓t 坐 t 坐 蕾 誓 i 譬 k i k 蕾 坐 士 业 p p 誓皇蔫t 囊j i 皇 坐坐誓士 赡 誓 j l k 皇 上接第4 2 页 s o u r c ea n dc o n t r o lo ft h ew a t e ri nt h ec l e a nc o a lg a s g e n e r a t e df r o mt h ed o u b l e s t a g ec o a lg a s i f i e r y u a nw e i j u n g u oj i a na n dc h e nl i n g t a n g s h a nk e y u a ne n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nt e c h n i c a la n de q u i p m e n tc o l t d t a n g s h a n0 6 3 0 2 0 a b s t r a c tf r o mt h ea s p e c t so ft h eg a sg e n e r a t i o np h i l o s o p h yo ft h ed o u b l e s t a g ec o a lg a s i f i e ra n dt h ep r o d u c t i o n p r o c e s s t h i st h e s i ss y s t e m i c a l l ya n a l y z e st h ew a t e ri n l e ta n do u t l e tf r o mt h eg a si nt h ep r o c e s so fc o a lg a sg e n e r a t i o n t h e m o i s t u r ec o n t e n ti nt h eg a si sp r o p e r l yc o n t r o l l e db yt h ec o n t r o lo ft h em o i s t u r ei nt h ec o a l o p t i m i z e do p e r a t i o no ft h e g a s i f i e r o p t i m i z e dg a sp u r i f i c a t i o np r o c e s s i n c r e a s eo ft h eg a st r a n s p o r t a t i o np r e s s u r e e t c a l lt h i sc a ni m p r o v et h ee n v i r o n m e n t a lc o n t r o l a n do nt o po ft h a t i tc a ns a v ee n e r g ya n di m p r o v et h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c t k e yw o r d sd o u b l e s t a g ec o a lg a s i f i e r m o i s t u r ec o n t e n ti nt h eg a s s o u r