李家栋，曹珍，张东旭，陈强
（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830000）
［摘 要］兖矿新疆煤化工有限公司80 000 m3/h空分装置于2012年9月投产，采用1台100 MW汽轮机双出轴同时拖动空压机与增压机，汽轮机乏汽采用空冷器（原始设计选取环境温度30 ℃，配置12台轴流风机）冷凝。实际生产中，受多种因素的影响，汽轮机排汽压力高，夏季持续高温天气时须降低主生产系统负荷，且存在风机超负荷运行故障跳车致系统联锁跳车的风险。在前期调研与分析论证的基础上，形成汽轮机乏汽冷凝系统并联1台水冷凝汽器的改造方案（2020年9月完成本项技改），以实现夏季对汽轮机乏汽的部分分流。新增水冷凝汽器投用后，同等负荷下空冷岛真空度提高、工作效率提升，汽轮机排汽压力、蒸汽耗量降低，保证
了夏季空压机组运行的安全性以及主生产系统的稳定高负荷运行。
［关键词］空分装置；空冷器；汽轮机排汽压力高；原因分析；优化改造；水冷凝汽器；改造效果
［中图分类号］TK264.1+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）03-0045-03
1 概 述
兖矿新疆煤化工有限公司（简称兖新煤化）醇氨联产装置主生产系统产能为300 kt/a甲醇、300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素，于2012年9月投产。醇氨联产装置配套1套80 000 m3/h（标态，下同）空分装置，采用林德工艺（分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、无氢制氩、氧氮内压缩流程），是当时国内单套产能最大的空分装置；空压机与增压机采用汽轮机驱动（1台汽轮机双出轴同时拖动空压机与增压机），汽轮机选用曼透平公司100 MW蒸汽轮机（动力蒸汽采用热电装置粉煤锅炉生产的9.8 MPa、540 ℃高压蒸汽），汽轮机设计排汽量197.2 t/h、排汽压力25 kPa（A）。兖新煤化地处天山山脉中段北麓、准噶尔盆地南缘，远离海洋居于内陆，风沙多，降水量少，昼夜温差大，夏季日间最高气温33 ℃（峰值42 ℃）、夜间气温15 ℃，冬季最低气温-30 ℃（峰值-40 ℃）；考虑到当地水资源较为匮乏，汽轮机乏汽采用机械通风直接空冷（空冷岛），空冷器技术及设备由GEA公司提供，空冷岛配置12台轴流风机（变频调节，夏季全开无备），单台风机功率为110 kW，空冷器原始设计选取的环境温度为30 ℃。
空冷岛作为汽轮机乏汽冷凝系统，其工作效率直接影响着汽轮机的做功效率。空冷岛工作效率高低的最直接表现是其真空度。随着兖新煤化空冷岛服役时间的延长，受多种因素的影响，其工作效率持续降低，汽轮机排汽压力高，严重威胁空分机组的安全稳定运行，同时系统负荷难以维持——夏季高温天气时空冷岛移热能力无法满足系统高负荷运行需求，持续高温天气时须降低主生产系统（合成氨-尿素装置及甲醇装置）负荷，以降低空冷岛负荷，直接影响主生产系统的生产能力。为此，兖新煤化在前期调研与分析论证的基础上，于2020年9月系统大修期间完成了对空冷岛的优化改造，从而降低了汽轮机排汽压力，稳定了系统负荷，提高了夏季空压机组运行的安全性，保证了主生产系统的稳定、高负荷运行。以下对有关情况作一介绍。
2 改造的必要性
据空冷岛的工作原理分析，在设备运行条件不变的情况下，汽轮机排汽压力的高低与真空系统、凝汽器的运行效率有关，排汽压力又与排汽温度成正比，反之亦然。真空系统采用蒸汽喷射形成真空度，动力蒸汽压力1.1 MPa、过热度≥30 ℃，蒸汽冷凝液作为抽气器的冷却介质，冷凝液温度越高换热效果越差，抽真空效率越差。经梳理，汽轮机排汽压力（升高）、真空度（降低）的主要影响因素有：① 仪表测量不准确；② 真空系统有漏点；③ 蒸汽喷射器运行异常；④ 长期运行下汽轮机本体轮室内结垢等致其效率下降；⑤ 环境温度高于设计最高温度。
针对上述问题逐一进行排查：① 更换仪表测量装置后，数据未见好转；② 系统停车检修时，采用透明胶带对各法兰口进行密封查漏，未出现被吸凹陷现象；③ 组织更换蒸汽喷射器喷嘴后，调整喷射器蒸汽量，真空度变化趋势与设计指标吻合；
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