孙清涛，孙岩，李勇，许慎勇
（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830011）
［摘 要］ 兖矿新疆煤化工有限公司520 kt/a CO2汽提法尿素装置自2013年投产以来，由于CO2压缩机实际入口压力与设计值不匹配，低压缸一段压缩比大，导致防喘振回流量大、驱动汽轮机蒸汽消耗高、机组运行不稳定，进而导致尿素装置无法实现满负荷运行。2017年系统大修期间，更换了CO2压缩机低压缸转子，并在不改变CO2压缩机低压缸结构的基础上进行了摘除首级叶轮、重新设计制造级间隔板、增设导流套、调整级间密封及平衡盘密封、补制新隔套等改造；系统重启后，CO2压缩机运行状况较好，但又出现了低压缸振值（VIA81004）异常升高的问题，再次进行整改，通过增设一回一调节回路及一段出口放空阀使问题得以解决。整改后，CO2压缩机运行稳定，驱动汽轮机3.8 MPa蒸汽消耗大幅降低，尿素装置日产突破1 800 t，吨尿素氨耗维持在579 kg左右，尿素装置节能减排、提产增收效果明显。
［关键词］ 尿素装置；CO2压缩机；低压缸；改造；压缩比；一回一调节回路；运行情况
［中图分类号］ TH452［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）06-0032-02
1 CO2压缩系统简述
兖矿新疆煤化工有限公司520 kt/a CO2汽提法尿素装置于2013年投产，其压缩系统的CO2压缩机型号为2MCL607+2BCL356/A，配以NK40/45/20单缸冷凝式汽轮机。该离心式压缩机按二缸四段设计（压缩机一、二段为低压缸，三、四段为高压缸），设有段间冷却器、缸间冷却器；为调节生产负荷，CO2压缩机设有二回一、四回三阀和一段入口放空总阀，四段出口管线上装有放空阀，以便于调节系统气量及异常时应急用。
CO2压缩系统流程：净化系统来的CO2气体，纯度≥98.5%（体积分数，干基），压力约0.22 MPa(A)，经CO2压缩机一段入口分离器分离掉其中少量的水分和油污后进入CO2压缩机一段、二段压缩；出低压缸的CO2气体压力约2.6 MPa、温度193.7 ℃，经二段冷却器冷却后送至脱硫脱氢系统，脱硫脱氢后进入中压CO2冷却器用循环水冷却，CO2气体温度降至40 ℃左右；之后CO2气体进入CO2压缩机高压缸，经三段、四段压缩后压力达到146 MPa，然后送至尿素装置高压系统。
2 存在的问题
CO2压缩机原始设计参数见表1。
由于设计期间沟通不到位，CO2压缩机入口设计压力为0.039 MPa，而实际净化系统输送至压缩机入口前CO2气的压力为0.22 MPa（A），导致压缩机入口通道截面积小于实际需求值。实际生产过程中，为满足原设计一段入口压力为0.039 MPa的要求，CO2原料气在压缩机入口通过减压（净化系统还有CO2放空）后送入机组，由此增大了低压缸的压缩比，导致机组运行期间防喘振回流量大、驱动汽轮机蒸汽消耗高，且容易造成机组运行不稳定，进而导致尿素装置最高负荷仅达设计负荷的90%。为此，必须对CO2压缩机低压缸进行改造。
3 改造情况
2017年7月，公司组织系统大修，更换了压缩机低压缸转子，低压缸转子由7级叶轮改造为6级叶轮（公司要求新转子和原转子具有互换性，将原转子作为备件），如此一来，压缩机入口压力可提升至0.124 MPa，低压缸一段压缩比可由4.46降为2.77，由此可降低汽轮机3.8 MPa蒸汽耗量，同时增加CO2压缩机运行的稳定性；并对其辅机进行了检查。具体改造内容如下。
（1）更换压缩机支撑轴承。对应轴承最小间隙下，转子Ⅰ级、Ⅱ级稳定性均不能通过，可以通过调整轴径、跨距以及轴承等相关参数予以解决。
（2）在不改变CO2压缩机低压缸结构的基础上，摘除低压缸首级叶轮；重新设计制造一、二级级间隔板，通过增加导流套改变首级叶轮至二级入口流道；调整级间密封及平衡盘密封；补制新隔套等。
更多内容详见《中氮肥》2018年第6期