永煤集团龙宇煤化工是以煤为原料生产50万t/a精甲醇的大型化工企业,其空分装置是国内首套52000 m3/h的大型装置。该空分装置采用内压缩工艺流程,离心空压机为进口瑞士MAN Turbo设备,以德国SIEMENS汽轮机作为动力驱动,膨胀机、增压机是美国ACD设备。空分装置在试车及运行过程中出现了一些问题,公司进行了积极的改进。
蒸汽管网存在的问题及改进
1.汽轮机高压蒸汽管道设计直径(200 mm)偏小、管线长、弯头多,使蒸汽阻力大,压差达到1.6 MPa,造成锅炉压力高。蒸汽管网压力稍有波动即引起控制报警,空分装置也不能满负荷运行。对此,公司采取措施缩短了高压蒸汽管道长度,减少了弯头数量,高压蒸汽管道直径增至300 mm。这一措施有效地降低了蒸汽阻力,压差为0.5 MPa。
2.高压蒸汽管网在设计中管线长、膨胀补偿节少,在运行过程中出现大的位移现象,管网支撑从管架脱落;管道与汽轮机连接处的限位支撑不合理,不能起到支撑作用,高压蒸汽管道的重力作用在汽轮机上,严重影响了汽轮机的安全。经过增加膨胀节,有效补偿管道的伸缩,避免了位移的发生,消除了管网的应力;重新设计和安装了高压蒸汽管道限位支撑,解决了对汽轮机的应力作用,保证了设备的安全性。
3.高压管网无安全阀,管网的放空管太细,不能有效控制压力。在汽轮机内部暖管时要求蒸汽压力为8.5 MPa,由于汽轮机的速调阀在启动时的要求压力小于2.0 MPa,所以只能通过关小高压管网上的隔离阀来降低高压蒸汽压力,但高压管网上的放空管线太细,易造成高压管网超压。通过在管道的隔离阀前增加1处放空控制口,在启动汽轮机时通过放空口排放,可避免高压蒸汽管网的压力波动。
4.在高压蒸汽吹扫时,靶板发黑,主要原因是管道内部不干净。所以吹扫过程中应采用升温、降温相间隔的方法,停止吹扫时要防止空气进入而造成二次氧化,影响吹扫效果,延长吹扫时间。安装高压蒸汽管线时要对其进行严格的喷砂、除锈、化学清洗及吹扫后的惰性保护。
压缩机组运行中出现的问题及改进
1.空压机和增压机都用同1台汽轮机作为动力驱动,所以要求空压机和增压机都能运行正常,若只运行空压机,增压机会发生振动,引起空压机跳车,空分装置停运,这是一拖二机组的弊端。可以采用外界气源对增压机冲压,增压机全回路运转可保证空分装置不停。
2.因采用一拖二的运行机组,空压机启动前要对增压机进行冲压,冲压使用的是液氮。由于冲压的管径小及汽化器换热面积小,造成冲压时间长,在冲压过程中液氮气化会造成管线挂霜。如果采用合格的仪表空气作为气源,可以节省冲压时间,并能在装置减负荷时空压机停止向增压机送气,而增压机运行压力符合要求,不会发生喘振,保证空压机低负荷运行。
3.在实际运行中会因膨胀机跳车而引起空压机跳车,这是因为进膨胀机的气体是增压机的三级出口的气体,在膨胀机突然跳车后这部分气体没有放空,进而引起空压机振动、压缩机跳车。通过在进膨胀机前增加放空口后,在膨胀机跳车时及时排放那部分气体,就可以避免空压机振动、压缩机跳车。
仪表及配套设备配置问题
仪表的检测及DCS的配置十分重要,如不能准确、及时地对运行工况进行检测将会影响操作,引起误动作,严重时会造成设备损坏发生事故。在装置运行中曾因空压机三段出口温度高报警而联锁跳车,经查是温度检测点误报;曾因三级轴振动大而引起的联锁跳车也是误报。此外,膨胀机主副油泵启动的时间差存在设计问题,在主油泵跳车后辅助油泵没有及时启动而引起膨胀机跳车,进而引起空压机振动。通过调整主副油泵时间联锁参数,有效解决了此问题。所以对于以上情况,在设备配置时要求选用高质量、先进的配套设备,以减少和避免在生产过程中装置的停车或影响装置运行的有效负荷。
冷箱冻裂及排除
在分馏试车过程中由于初期的排液和置换,要求长时间、大量地排放低温液体,在排放点形成低温区,造成冷箱冻裂。把低温排放统一引出,集中排放到安全地方就可避免这种现象。
此外,在空分装置运行过程中应避免珠光砂从冷箱中吹出,保证其理想的隔热效果。