桑贤伟
（呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古 呼伦贝尔021506）
［摘 要］呼伦贝尔金新化工有限公司LNG项目于2019年11月投产，其氮气压缩机组之中压凝汽式汽轮机存在蒸汽消耗高、排汽缸温度高、排汽缸真空度低而出力严重不足等问题。针对影响汽轮机排汽缸真空度的原因进行梳理与反复排查，并进行多方面的推理与论证，最终确认主要原因在于喷嘴前滤网阻流致喷射器工作效率不足、主抽汽器喷嘴尺寸设计偏小而难以满足实际生产所需。氮压机组汽轮机经排查过程中的消漏等处理，以及抽汽器喷嘴重新设计与制造、改造喷嘴前蒸汽滤网后，于2019年12月20日重启，运行状况良好，汽轮机排汽缸真空度为-0.087 MPa，排汽缸温度为42 ℃左右，蒸汽消耗降至15.9 t/h，汽轮机排汽缸真空度低等问题得到较好解决。
［关键词］汽轮机；真空度低；原因分析；表冷器；抽汽冷凝器；抽汽器喷嘴；蒸汽滤网；改进措施
［中图分类号］TK263.1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）01-0057-03
0 引 言
呼伦贝尔金新化工有限公司（简称金新化工）基于现有500 kt/a合成氨、800 kt/a尿素装置，经评估、研究，提出“富甲烷气提纯”技改方案——以富甲烷气为原料经压缩、液化提纯制得液化天然气（LNG），LNG项目于2019年11月投产；氮气压缩机组（简称氮压机组）是LNG装置中的核心设备，自氮压机组投运以来，中压凝气式汽轮机蒸汽消耗较高——蒸汽消耗设计值15.8 t/h、运行值22.2 t/h，运行值超出设计值6.4 t/h，蒸汽损耗量约31 kt/a，浪费十分严重；汽轮机排汽缸真空度设计值-0.090 MPa、运行值为-0.059 MPa，运行值偏离设计值-0.031 MPa，趋于报警值-0.060 MPa（联锁跳车值-0.040 MPa），汽轮机出力严重不足；汽轮机排汽缸温度设计值46 ℃、运行值83 ℃，运行值高出设计值37 ℃，排汽缸温度过高会引起汽轮机排汽侧零部件膨胀超差，严重时会造成动静部件摩擦，给机组的安全稳定运行带来极大的隐患。
1 氮压机组汽轮机概况
氮压机组汽轮机由主机和辅机两部分组成，主机主要为汽轮机本体及调速系统，辅机主要包括抽汽冷凝器、表面冷凝器（简称表冷器）、润滑油站、冷凝液泵、轴封抽气系统等。汽轮机主要参数为：型号TC4N-6，进汽温度447 ℃、进汽压力5.02 MPa（A），排汽温度46 ℃、排汽压力0.012 MPa（A），额定功率4 383 kW，额定转速12 421 r/min、一阶临界转速5 450 r/min。
汽轮机真空冷凝系统由表冷器、抽汽冷凝器（包括一级抽汽器、二级抽汽器、启动抽汽器）、轴封抽气器、冷凝液泵以及附属设备、连接管道、阀门等组成。来自汽轮机排汽管的蒸汽，由表冷器管程冷却水冷却，蒸汽在冷却水管的外表面凝结成水，大量蒸汽急剧液化而体积瞬间变小，在表冷器内形成-0.034 MPa的真空度，使汽轮机有较低的排汽温度及排汽压力，保持汽轮机的高效、稳定运行；冷凝水汇集在表冷器底部，由冷凝液泵加压送出界区。工作中，由于汽轮机本体及系统的密封不严，即汽轮机低压部分的各级及相应的换热设备、后排汽缸、冷凝系统等处空气向内泄漏，在表冷器内积聚；打开密封蒸汽供给阀向汽轮机密封套供给密封蒸汽，保持密封蒸汽压力在0.02 MPa左右，此部分蒸汽及漏入的空气被轴封抽气器抽出，其余少量影响真空度的其他气体用抽汽冷凝器抽出。
2 汽轮机排汽缸真空度低原因分析
引起汽轮机排汽缸真空度低的因素较多，据金新化工对汽轮机真空度低问题的排查经验，不断地排除无关因素，缩小检查范围，最后将问题排查的重心集中到以下几个方面。
2.1 表冷器系统方面
汽轮机真空冷凝系统的表冷器为双程列管式换热器，换热面积450 m2，设计循环水流量为1 150 m3/h。表冷器系统方面致汽轮机排汽缸真空度低的可能原因及排查如下。
2.1.1 表冷器换热效果不佳
表冷器循环水上水设计压力0.45 MPa、温度28 ℃，回水设计压力0.25 MPa、温度38 ℃，表冷器循环水上水与回水温差为10 ℃。实际运行过程中，表冷器上水与回水温差10 ℃，回水温度在35 ℃，温度范围正常；对表冷器循环水侧人孔进行拆开检查，循环水管壁并未发现有结垢现象，表明表冷器换热良好，由此排除表冷器换热效果不佳导致排汽缸真空度低的可能。
2.1.2 热井液位高
热井液位过高可能会造成表冷器部分换热管被水淹没，减少表冷器的有效冷却面积，使汽轮机排汽压力升高即真空度降低。金新化工实际检测在线液位与现场液位计并多次校验，现场液位计与在线指示一致，热井液位一直处于正常控制范围之内，并没有出现热井液位高的情况。由此排除热井液位高导致排汽缸真空度低的可能。
2.1.3 表冷器热负荷过高
更多内容详见《中氮肥》2023年第1期