四合一机组蒸汽透平排汽压力高的原因分析及处理
黄林林，马福生
（中国石油兰州石化公司化肥厂，甘肃 兰州 730060）
[摘 要] 针对硝酸装置四合一机组蒸汽透平排汽压力高的问题进行原因分析，停机期间对机组进行了有针对性的排查与处理，从而消除了四合一机组蒸汽透平排汽压力高的问题，保障了四合一机组及硝酸装置的安全、稳定、长周期运行。
[关键词] 四合一机组；蒸汽透平；排汽压力；喷射器；真空系统；原因分析；排查；气密查漏
[中图分类号] TK 269+.1 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）03-0068-03
1 概 述
兰州石化公司化肥厂硝酸装置四合一机组为德国MAN透平公司生产，由蒸汽透平、氧化氮压缩机、空气压缩机、尾气透平串联同轴组成，空气压缩机和氧化氮压缩机为耗功设备，蒸汽透平和尾气透平为驱动设备。其中，蒸汽透平为DK040/080R型凝汽式汽轮机，额定功率为5 274 kW，额定转速为8 535 r/min，以4.0 MPa中压蒸汽为动力源，蒸汽透平入口蒸汽压力3.65～4.15 MPa，入口蒸汽温度365～425 ℃。四合一机组凝汽系统流程见图1，主要由表面冷凝器（简称表冷器）、抽汽冷凝器、冷凝液泵、两级喷射器、开工喷射器、阀门及管线等组成。
图1 机组凝汽系统流程图
2 存在的问题
蒸汽透平排汽压力（表冷器真空度）PIA20510A/B/C为凝汽式汽轮机的重要运行参数，联锁报警值H为30 kPa，联锁保护值HH为48 kPa。装置开车初期（2006年4月1日开车），四合一机组喷射器只投用1组（即1个一级喷射器、1个二级喷射器），稀硝酸装置负荷情况为：氨量为4 700 m3/h时，排汽压力在6 kPa左右；氨量为5 200 m3/h时，排汽压力在10 kPa左右。2015年5月中旬机组蒸汽透平排汽压力出现上涨并持续偏高，氨量为4 700 m3/h时，排汽压力为23～24 kPa，氨量为5 200 m3/h时，排汽压力为27～28 kPa，接近联锁报警值。
一般情况下，中压机组排汽真空度每降低1%，蒸汽消耗平均增加2%，使其运行的经济性大大降低。据测算，四合一机组排汽压力上升后，4.0 MPa中压蒸汽消耗量约增加1 t/h。此外，排汽压力上升时，排汽温度也随之升高，若排汽压力升高过多，排汽温度有较大的升高时，还会出现下列问题：① 导致低压缸及轴承座等部件热膨胀，使机组中心变化，造成振动；② 凝汽器温度升高，换热管可能因热膨胀过大而损坏泄漏，并影响凝结水水质；③ 排汽压力升高，最末几级焓降减少，反动度变大，使得轴向推力增大，造成轴承磨损。因此，从经济、安全等角度考虑，蒸汽透平设置有排汽压力联锁（联锁报警值H 为30 kPa、联锁保护值HH 为48 kPa）及排汽温度联锁（联锁报警值H为120 ℃、联锁保护值HH 为160 ℃）。鉴于机组蒸汽透平排汽压力的上涨且持续偏高情况，为保证机组安全、平稳运行，维持稀硝酸装置生产，装置只能维持低负荷运行。
更多内容详见《中氮肥》2017年第3期