压缩活门脏的原因及解决办法.doc

压缩机活门堵的原因分析及处理郭文龙（山西阳煤丰喜集团临猗分公司，山西 运城 044100） 摘 要 根据实际生产经验，分析压缩机活门堵塞的原因，并提出相应的解决措施。 关键词 气体净化 活门 压缩机阳煤丰喜临猗分公司前身为1970年筹建的临猗化工总厂，现在年产氨醇75万吨、尿素110多万吨，共有四套合成氨系统，各类型号的压缩机共计30多台。能否保证压缩机的正常运转，直接关系着系统的联运和企业的效益，并牵涉生产安全问题。如果能保证活门不堵，压缩机通常可以连续稳定运行半年以上无需停机。如果前工段气体净化不好，压缩机活门只能用一周左右，甚至有的企业一天倒机23次。随着单机打气量的不断增大，频繁停机检修、更换活门，导致合成氨产量下降、消耗升高，维修费增加，对企业效益的影响将越来越大。1、解决压缩机活门堵塞的重要性随着煤炭供应的日趋紧张，更多企业为节约成本，降低了原料煤的质量。煤种的变化不仅带来的是高硫，还有高灰分、低固定碳等不利因素。这些都给后工段的洗气带来了前所未有的压力，由于原有工艺和设备限制，导致压缩机活门堵塞问题已经成为普遍现象。相信有往复式压缩机的企业，都被活门堵塞的问题困扰过，有时由于问题根源找不准，可能持续多年无法解决。频繁开停机，更换压缩机活门，不仅增加了工人的劳动强度，而且影响到稳产联运。另外无论是硫膏还是煤焦油进入机体，都将增加气缸的磨损，减少压缩机寿命。频繁的开停机不仅会减少压缩机的使用寿命，而且在频繁倒机的过程中产生很多不确定因素，容易造成安全事故。下面笔者就根据临猗公司的生产工艺，结合所经历过的案例，对活门堵塞问题进行分析，希望对兄弟厂家有所帮助。2、工艺流程简介以临猗公司合成氨一厂为例：来自造气炉的半水煤气，经旋风分离器和洗气塔简单除尘后送入气柜，经气柜缓冲沉降后，3.2kPa的半水煤气经洗气塔洗气降温到40，进入电滤器除尘除焦油，然后经罗茨机加压到43KPa，温度升到65后，经冷却塔洗气降温到33，进入脱硫塔脱除H2S，脱硫后的半水煤气经充分分离后进入清洗塔，煤气温度降到25左右，最后进入脱硫后电滤器再次除尘，半水煤气被LiBr冷却至12左右，经一进分离器分离掉冷却水后进入压缩机一段。合成氨一厂共5台压缩机，其中1#3#压缩机有LiBr冷却，4#和5#机没有；冷却清洗塔分为上下两段使用。净化系统工艺流程示意图见图1。图1 合成氨一厂净化工艺流程示意图3、原因分析及对策根据从压缩机活门上刮下来的堵塞物分析，成分比较复杂。表1为一次例行检修时，活门上堵塞物的具体分析：表1 活门堵塞物成分成分硫含量残炭灰份挥发分内水分含量10.98%4.03%63.79%31.83%0.35%实际检修中有时主要是硫膏堵塞，可以直接用肉眼判断，为亮黄色粘稠状物质或能清晰看到的硫磺结晶，火烤时有硫磺燃烧的气味；有时约80%都是可溶盐类，另外还有灰分、挥发分和残炭等；还有的情况下，用纸包起后有很多的油渍，能说明是煤焦油或者压缩机的润滑油引起的。导致压缩机活门堵塞的原因大致可分为以下几类。3.1硫堵压缩机活门被硫膏堵塞的情况比较好判断，也相对好处理。这可大致分为两种情况：一种是由于脱硫液带入压缩一进，水分蒸发后留下的硫磺堵塞阀片。另一类是因为半水煤气中残留的H2S，在压缩机内转化所至。3.1.1 脱硫液带入压缩机由于脱硫塔到压缩机之间还要经过清洗塔、电滤器和分离器等设备，工艺管线相对较长，脱硫液不可能直接进入压缩工段，而是通过雾沫夹带，由煤气带入压缩机。只要在压缩一进分离器排污口取样，分析其中硫含量，就可以很容易判断这一原因。具体情况从以下几方面考虑：（1）首先考虑是不是系统超负荷，使煤气流速过大或设备局限所致。由于利润空间小，提高产能是当下大多数氮肥企业的首选。（2）检查脱硫塔气相出口的丝网除沫器是否完好或脱落，或是本身存在设计问题。（3）脱硫后分离器液位是否过高，各设备是否定期排污。（4）脱硫循环量偏小等原因造成的脱硫塔阻力过大，也容易形成雾沫夹带。（5）考虑是不是脱硫再生管理不到位，贫液中的硫泡沫较多，或本身泡沫颗粒较小，不易分离。另外如果熔硫返液温度控制不好，还可能产生大量虚泡，这些硫泡沫很容易带入后工段甚至压缩机。（6）脱硫后清洗塔保证长周期稳定运行。曾经有一段时间，某厂一周就得换一次活门，每次换下的活门阀片上都有厚厚一层像硫膏一样的东西。最后发现竟然是清洗塔的填料装的不够，洗气效果差导致的。还有就是必须保证循环水的循环量和水质。例如当碎填料太多，堵塞清洗塔分布器，使洗气水量减少或偏流，也可能导致上述后果。3.1.2 H2S的转化。半水煤气中残留的H2S，在氧气含量少或温度较低时能生成单质硫和水；另外，煤气中的H2S遇水（饱和水）会形成氢硫酸，氢硫酸会和溶解在水中的氧起缓慢的反应，产生不溶于水的单质硫，最终使硫膏附着在气阀上，堵塞压缩机活门。这种情况一般难于避免，特别是对于全低变工艺，为防止变换触媒反硫化，必须允许进入变换系统的煤气，含有一定的H2S浓度。不过这种情况导致的压缩机活门堵塞周期较长，一般只发生在H2S控制很高的时候。3.2尘堵多数情况下的活门堵塞都属于尘堵，原因主要还是前工段的洗气质量跟不上。压缩前工段的净化设备主要有洗气塔、清洗塔、各类分离器、冷却塔和电滤器等，另外脱硫塔也起到了一定的洗气效果。3.2.1尘堵的问题，首先应从原料找原因，如果选用高硫煤，或其它煤质较差的煤种，就要从源头上解决了。但对煤质要求的降低，已是大多数企业不得以的选择，煤气净化已然成了防止尘堵的重要手段。3.2.2合理的流程设计。图2是笔者根据实际生产经验，给出的基本设计单元，该有的设备一定不能少。图2 净化工艺流程方框图压缩机煤气分离器压缩机煤气分离器有些企业会在压缩机一进前设置焦炭过滤器，或者超滤等过滤器，用于除去气体夹带的雾沫和焦油。笔者认为那样气体阻力会很大，不利于低压环境下的气体输送；另外这些设备投入大，使用费用高，对现阶段的合成氨企业不太适应。还有的企业在压缩机一段进口加水洗塔或旋风分离器，笔者认为此法不可取。因为加水洗塔容易造成压缩机带液，而旋风分离器主要用于除去粒径5m以上的尘粒，对于更小的颗粒，一般旋风分离器效率很低，并且旋风分离器的最大缺点就是阻力大，对于压力只有30KPa的煤气不太适用。3.2.3保证净化设备在良好状态运行压缩一进气体净化效果好坏，静电除尘的影响较大。首先要根据工艺气流量和各种型号电除尘的处理量，合理设置静电除尘器，最好在罗茨机前和清洗塔后各设一组。静电除尘器的维护至关重要，不仅运行电压（二次电压）要保证在45KV以上，还要定期用蒸汽热煮、冲洗，时刻从运行电流和外排水情况判断运行状况。分离器最好设计为切线进气，可提高分离效果。加强各分离器排污，特别是压缩一进分离器和各压缩机自带分离器的排污，也可大大降低带入机体的杂物，缓解压缩机活门堵塞。不少厂家将冷却塔和清洗塔合并为冷却清洗塔，这在以前煤种好的情况下确实比较合理。随着煤炭资源的紧张和型煤的广泛应用，实际运行告诉我们，冷却塔和清洗塔分开设置，更有利于系统的稳定运行。如果煤气温度过高，尤其是在夏季，LiBr机组运行不理想，煤气中的饱和水会很多，无法从分离器排出，也会加大压缩机活门堵的几率。3.2.4 循环水水质差兄弟厂家应该都经历过，由于环保关系，脱硫循环水无法置换，长时间闭路循环，水越来越脏，严重影响了洗气效果。为了既满足外排达标，又保证循环水水质，还要尽量减少一次水用量。本厂考虑回用污水处理厂处理合格的中水。表2为中水和一次水的使用参数对比。表2 中水与一次水使用参数对比项目浊度总盐氨氮CODpH温度中水13.03mg/L2000mg/L10mg/L60mg/L7.8718一次水2.5mg/L681mg/L02mg/L6.508.5020通过主要参数对比发现：中水的浊度和一次水相差不大，这是脱硫循环水的关键指标；虽然总盐有些高，但整个循环水系统的温度维持在30左右，和煤气又是直接接触，对降温和洗气的影响可以忽略。中水基本达到了脱硫循环水补水的要求，温度等指标甚至更符合工艺要求。自2010年6月起，脱硫循环水基本不加一次水，用中水连加连排，出口氨氮维持在60mg/L左右，循环水水质明显好转，洗气效果明显改善，工艺运行平稳。3.3油污堵塞油污主要有两个来源，一是前工段的静电除焦运行不正常，煤焦油除不净；还有就是压缩机自身的油污，包括润滑油和冷却油。无论哪种油污，经过高温结碳，都很容易堵塞活门。特别是当活门启闭不良，排气温度过高，或者润滑油出现质量问题时，油的碳化将更严重。另外油经高温及水汽乳化变质也可形成固体结块，堵塞活门。3.4工艺管理以原有工艺和设备为基础，抓好平时细枝末节的管理，也是做好煤气净化的关键。工艺管理不仅要求相关人员业务素质高，而且要有绝对的责任心，对系统运行情况了如指掌，对问题的分析深入细致。管理上的纰漏可能导致好多不必要的麻烦：如果提泡沫不及时，脱硫液再生不好，可能造成堵塔，引起带液；如果有些班组嫌阻力大，没有开水洗塔，或将循环量调小，将直接影响洗气效果；有的操作工经常停用静电除尘器，或不按时热洗和排污等，也将严重影响净化设备的运行效果。如果管理到位，可以在一定程度上弥补现有装置的不足，缓解压缩机活门的堵塞。3.5其它某厂曾出现过一个特例，并排的几台压缩机中，只有离进口最远的一台压缩机活门堵的厉害。当时人们有个错误的思想导向，只要是活门上的赃物，肯定都是从前工段带来的，所以一门心思在净化工段找原因，最后经历了几次停车改造，都没有解决问题。一次偶然的机会，工人师傅在换活门时发现，气缸内靠近缸盖的地方有水迹，找到水的来源并盲死后，活门堵塞的问题迎刃而解。原来是往气缸内注油的管子漏了，冷却夹套内的水顺着油管进入了气缸，循环水的含盐量又很高，在气缸内高温蒸发后结垢，堵塞了活门。关于活门堵塞问题，一些专家曾建议将压缩机一段气阀改成防污活门（例如菌状阀），但这样做不能从根本上解决问题，并且二段及其后的活门没法保证，况且越往后活门越容易堵塞。还有就是后工段的管道和冷却器等设备很难保证，直接影响换热效率和气体输送等。4、结 语其实解决压缩活门堵的问题的关键，在于准确判断问题的所在。只要查出了问题的原因，解决起来一般不