鄒應(yīng)超

(中海石油化學(xué)股份有限公司,海南東方 572600)

1 裝置簡(jiǎn)介

中海石油化學(xué)股份有限公司一期合成氨裝置采用英國(guó)ICI-AMV工藝,生產(chǎn)能力1 000 t/d。該裝置自1996年10月投產(chǎn)以來總體運(yùn)行穩(wěn)定,能耗低。裝置最大的特點(diǎn)之一是工藝空氣壓縮機(jī)是由意大利新比隆公司(NP)生產(chǎn)的PGT-10型燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)的。燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)快,占地小,而且大大節(jié)省天然氣的消耗,為公司節(jié)能工作作出突出貢獻(xiàn)。

該型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)在新比隆公司(NP)生產(chǎn)的重型燃?xì)廨啓C(jī)系列中屬于較小功率的地面型燃?xì)廨啓C(jī)。主要由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部分組成,為雙軸式設(shè)計(jì),其中高壓軸帶動(dòng)自身的軸流壓縮機(jī);低壓軸用以驅(qū)動(dòng)工藝空氣壓縮機(jī),為負(fù)荷軸;排氣供廢熱鍋爐用作燃燒空氣。啟動(dòng)初期由電機(jī)拖動(dòng),帶有注汽設(shè)備以增加功率和減少氮氧化合物排放。外界空氣通過軸流壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入燃燒室,與來自燃?xì)夤芫€的天然氣燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)膺M(jìn)入透平做功來驅(qū)動(dòng)軸流壓縮機(jī)和工藝空氣壓縮機(jī)。

2 燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)改造原因

在最近幾年使用過程中發(fā)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)油冷器后總管油溫偏高,在55～60℃之間,正常情況下應(yīng)為40～50℃,該機(jī)組油溫高報(bào)警設(shè)定值為72℃,聯(lián)鎖值為79℃,由于偏高的總管油溫,引起了機(jī)組一系列的問題和安全隱患。

(1)該燃?xì)廨啓C(jī)安裝在四季如夏的海南省東方市,環(huán)境溫度特別高,而燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)中的油冷器設(shè)計(jì)的工作能力有限,使得燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油總管油溫普遍偏高,從而導(dǎo)致機(jī)組2#軸承的回油溫度更高,對(duì)機(jī)組軸承使用非常不利。

(2)油溫偏高會(huì)引起所使用的潤(rùn)滑油氧化安定性發(fā)生改變,造成潤(rùn)滑油氧化。機(jī)組潤(rùn)滑油發(fā)生氧化后會(huì)引起其黏度增大,酸值升高,顏色變深,表面張力下降等,促使油品老化;嚴(yán)重氧化會(huì)引起金屬腐蝕,縮短油的使用壽命,甚至?xí)斐蓢?yán)重的磨損。

從圖1數(shù)據(jù)看出,從2010年開始,02機(jī)組32#透平油運(yùn)動(dòng)黏度逐漸靠高限運(yùn)行(指標(biāo)為28.8～35.2 mm2/s),2010年8月1日分析結(jié)果為35.42 mm2/s,2010年8月11日補(bǔ)樣分析結(jié)果為35.23 mm2/s。

(3)在機(jī)組正常運(yùn)行中,全開燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)油冷器循環(huán)水進(jìn)出口閥情況下,燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油總管油溫為59℃左右,較設(shè)計(jì)溫度40～50℃偏高,總管油溫偏高導(dǎo)致軸承回油溫度較高,特別是最高點(diǎn)燃?xì)馔钙蕉?hào)軸承回油溫度達(dá)102℃,距離設(shè)計(jì)報(bào)警值107℃很近,一旦油溫繼續(xù)上漲,我們沒有控制油溫上漲的措施,可能引起2#軸承的損害以及油溫高聯(lián)鎖跳車的重大事故,不利于機(jī)組的安全運(yùn)行。

(4)油溫偏高導(dǎo)致機(jī)組油箱油氣放空量偏大,油耗增加。實(shí)際運(yùn)行中,空壓機(jī)需每月補(bǔ)3至4桶32#防銹氣輪機(jī)油。甚至?xí)捎谟蜌夥趴樟枯^大導(dǎo)致油氣分離器無法完全處理而使極少量油從放空管中溢出,給環(huán)保帶來一定影響。

圖1 02機(jī)組2008～2010油黏度

3 改造方案

燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)的問題在于潤(rùn)滑油總管油溫過高,燃?xì)廨啓C(jī)原有的油冷器換熱能力有限,需增加油冷器來降低油溫,而增加新的油冷器將增加生產(chǎn)成本。機(jī)組附近正好有一廢舊的油冷器04E103,雖然此油冷器與燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)中原有的油冷器不是一個(gè)型號(hào),但是可以試一下。

將目前的油冷器02-K001E1A/B與閑置的冷卻器04-E103串聯(lián),加大換熱面積,同時(shí)保留原有管線,增加三個(gè)隔離切斷閥。如04-E103進(jìn)行串聯(lián)后不能滿足機(jī)組油系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行指標(biāo)時(shí)(主要考慮改造后油壓的變化),可立即恢復(fù)原02-K001E1A/B工作狀態(tài),從而確保機(jī)組運(yùn)行安全。管線連接示意見圖2。

圖2 新增油冷器管線連接示意注:虛線部分為增加的管線及閥門

4 改造風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對(duì)于在燃?xì)廨啓C(jī)原有油冷器后串聯(lián)一閑置換熱器導(dǎo)致管線長(zhǎng)度及彎道增加,改造后部分管徑改變(原油冷器出口管線為4吋,而閑置換熱器04E103設(shè)備進(jìn)出口管線為3吋),是否會(huì)給燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油油壓及流量帶來影響,以及串聯(lián)后機(jī)組油壓是否會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)或者引起機(jī)組油壓低跳車,我們提供燃?xì)廨啓C(jī)原有油冷器,閑置換熱器04E103、燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油泵的相關(guān)設(shè)備參數(shù)與成達(dá)公司相關(guān)人員,成達(dá)公司合理設(shè)計(jì)及計(jì)算后,結(jié)合油系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)流程回復(fù)如下。

(1)油冷器后串聯(lián)一期裝置閑置換熱器04E103后影響潤(rùn)滑油油壓最大壓降為0.03 MPa,目前機(jī)組正常油壓為0.185 MPa,且油壓可以通過自力式調(diào)節(jié)閥控制回流量進(jìn)行調(diào)節(jié),油壓可滿足機(jī)組運(yùn)行需要。

(2)油冷器后串聯(lián)閑置換熱器04E103對(duì)潤(rùn)滑油流量基本無影響。

(3)油冷器后串聯(lián)閑置換熱器04E103完全可滿足將油溫降至45℃運(yùn)行的要求,油冷器出口油溫可通過循環(huán)水切斷閥調(diào)節(jié)。

(4)改造前由工藝人員記錄油系統(tǒng)相關(guān)參數(shù),在改造實(shí)施后,首先進(jìn)行油洗,再記錄參數(shù),如發(fā)現(xiàn)不能滿足運(yùn)行需要,恢復(fù)原流程操作,進(jìn)行機(jī)組開車。

5 改造后工況分析

我們利用合成氨系統(tǒng)停車期間對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)進(jìn)行了小的改造,對(duì)比改造前后的工況與數(shù)據(jù)(表1),分析如下。

表1 改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

(1)改造后,燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油總管油溫有了很大的下降,現(xiàn)在總管油溫已經(jīng)控制在正常范圍40～50℃之間。

(2)由于總管油溫控制在合理的范圍內(nèi),投運(yùn)后分析機(jī)組潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)黏度,也在指標(biāo)范圍內(nèi),避免了油質(zhì)的惡化。

(3)機(jī)組上油溫度在正常范圍內(nèi),所以機(jī)組軸承回油溫度,特別是2#軸承回油溫度也遠(yuǎn)離了機(jī)組軸溫的報(bào)警值,現(xiàn)在軸承回油溫度85～90℃之間,延長(zhǎng)了軸承使用壽命。

(4)燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油總管油溫的下降使得機(jī)組油氣放空量減少,減少了機(jī)組的耗油量。

6 改造小結(jié)

在對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)進(jìn)行改造后,通過比較機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo),我們認(rèn)為達(dá)到了預(yù)期的效果。這次改造也讓我們有了許多新的收獲。

(1)利用廢棄的冷卻器對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)進(jìn)行改造,我們變廢為寶,極大地節(jié)約了投資的成本,這也可以應(yīng)用于以后的改造中。

(2)改造后,油系統(tǒng)中不同型號(hào)的油冷器同時(shí)進(jìn)行冷卻時(shí)機(jī)組的油壓沒有波動(dòng)。這為同行在串聯(lián)不同型號(hào)的油冷器工作時(shí)是否影響機(jī)組的油壓提供了可以借鑒的實(shí)例。

(3)機(jī)組潤(rùn)滑油總管的油溫,機(jī)組2#軸承溫度也控制在合理的范圍內(nèi),解決了機(jī)組2#軸溫高以及油溫高跳車的隱患。

雖然這是一個(gè)簡(jiǎn)單的改造,卻解決了油溫高帶來的一系列問題,為裝置的穩(wěn)定運(yùn)行掃清了障礙,同時(shí)為同行類似問題的改造提供了實(shí)例,在以后的改造中也可以合理利用廢舊設(shè)備降低改造的成本。