謝毅龍

（寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司，浙江寧波315204）

寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司于2006年建成投產(chǎn)，擁有15萬t/a離子膜燒堿和12萬t/a液氯的生產(chǎn)能力。投產(chǎn)初期采用6臺(tái)YLJ-2000/3.5型液環(huán)式氯壓機(jī)（納氏泵）輸送氯氣，每臺(tái)納氏泵平均運(yùn)行功率為185 kW，年耗電約888萬kW·h。因硫酸腐蝕和氣液沖蝕等原因造成納氏泵抽力下降，平均每半年需更換一次泵蓋、泵殼和葉輪等過流部件，零配件及檢修費(fèi)用每年約50萬元。為節(jié)能減排，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，根據(jù)國內(nèi)氯堿裝置氯氣輸送設(shè)備使用情況，對(duì)現(xiàn)有氯壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造，將納氏泵改為離心式氯壓機(jī)（透平機(jī)）。

1 透平機(jī)選定

1.1 透平機(jī)輸送能力、出口壓力和電機(jī)功率的選定

鎮(zhèn)洋氯堿裝置現(xiàn)有6臺(tái)離子膜復(fù)極電槽，每小時(shí)氯氣產(chǎn)量按最高運(yùn)行電流15.5kA計(jì)算，為1.323× 15.5×（144×4+142×2）÷71×22.4×96%=5 340（m3/h）。為保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行，此次改造采用透平機(jī)2開1備代替6臺(tái)納氏泵，單臺(tái)透平機(jī)輸送能力按氯氣產(chǎn)量加上20%的調(diào)節(jié)富裕量計(jì)算，為：5 340× 1.2÷2=3 204（m3/h）。

為不影響氯堿裝置平穩(wěn)運(yùn)行，此次氯壓機(jī)改造為納氏泵逐臺(tái)改造、透平機(jī)逐臺(tái)投運(yùn)，其中，首臺(tái)透平機(jī)將與納氏泵并聯(lián)運(yùn)行，而納氏泵出口壓力為0.25 MPa（A）左右，為防止透平機(jī)出口壓力過高，造成納氏泵出口憋壓、抽力下降，選定透平機(jī)出口壓力為0.25～0.30 MPa（A）。

為最大限度地利用原有200 kW電機(jī)的電纜、軟啟動(dòng)等配套設(shè)施，將所選透平機(jī)電機(jī)功率限定為200 kW。

1.2 透平機(jī)型號(hào)、規(guī)格和結(jié)構(gòu)的確定

通過與氯氣透平機(jī)生產(chǎn)廠家技術(shù)交流和詢價(jià)比價(jià)，最終選用國產(chǎn)的LYJ-3200/0.28型透平機(jī)3臺(tái)，主要技術(shù)參數(shù)為，吸氣能力3 200 m3/h；排氣壓力0.28 MPa（A）；電機(jī)型號(hào)Y-315L1-2/200 kW；冷卻水消耗33 t/h；密封氣消耗20 m3/h；儀表空氣消耗4.5 m3/h。

此透平機(jī)由電機(jī)、增速箱、壓縮機(jī)、氯氣冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和控制監(jiān)測系統(tǒng)組成，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的二級(jí)離心式氯氣壓縮機(jī)。采用集成式整體設(shè)計(jì)，將電機(jī)、增速箱、壓縮機(jī)與油潤滑系統(tǒng)集成在同一個(gè)公用機(jī)組底座上。

電機(jī)采用200 kW、2 900 r/m普通電機(jī)，經(jīng)增速箱提速后，將壓縮機(jī)增速至22 065 r/m。壓縮機(jī)采用單軸懸臂兩級(jí)水平剖分設(shè)計(jì)，巴氏合金滑動(dòng)軸承支承。密封系統(tǒng)采用三腔迷宮式抽充氣結(jié)構(gòu)，用干燥氮?dú)庾鳛槊芊鈿?，防止氣中含水過高造成過流部件腐蝕；與抽氣管保持6～10 kPa正壓差，防止氯氣泄漏與潤滑油反應(yīng)，影響潤滑油性能。

氯氣首先進(jìn)入壓縮機(jī)一級(jí)壓縮，升壓后，進(jìn)入一級(jí)氯氣冷卻器冷卻，再進(jìn)入第二級(jí)壓縮，經(jīng)二級(jí)氯氣冷卻器冷卻后，送往后序裝置。氯氣冷卻系統(tǒng)采用2臺(tái)列管式冷卻器，經(jīng)防結(jié)水垢涂層處理，單獨(dú)設(shè)置在主機(jī)旁邊，每臺(tái)冷卻器換熱面積為70 m2，冷卻水自循環(huán)水系統(tǒng)總管引入，調(diào)節(jié)供水壓力小于氯氣壓力，采用無壓回水，用pH計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測回水pH值以確定換熱器有無氯氣滲漏。

潤滑系統(tǒng)由油箱、電加熱器、主油泵、副油泵、油冷卻器、過濾器組成。主機(jī)底座與油箱焊成一體，主機(jī)起動(dòng)前，采用副油泵（電動(dòng)油泵）提供潤滑，主機(jī)運(yùn)行油壓正常后采用主油泵（軸頭油泵）供油潤滑，油壓控制為0.18（±0.02）MPa，油溫控制為30～40℃。

透平機(jī)組的監(jiān)測控制系統(tǒng)由測溫、測壓、軸振軸位移監(jiān)測，氯氣回流控制、軸封氣壓控制、防喘振及跑氯控制保護(hù)系統(tǒng)組成。機(jī)組的運(yùn)行、調(diào)節(jié)、控制和監(jiān)測采用PLC控制，與主裝置DCS建立通信，保持不間斷監(jiān)控。

2 氯氣壓縮工藝系統(tǒng)改造

為使氯氣壓縮工藝系統(tǒng)符合透平機(jī)氯氣壓縮的要求，需對(duì)原納氏泵氯壓系統(tǒng)進(jìn)行改造。為保證進(jìn)透平機(jī)氯氣的含水量＜200×10-6且無酸霧，在原氯氣干燥系統(tǒng)出口與透平機(jī)進(jìn)口之間，增加美國孟莫克酸霧捕集器1套。拆除納氏泵及底板，將其砼基礎(chǔ)找平，預(yù)裝地腳螺栓，安裝透平機(jī)，找正灌漿。拆除濃硫酸冷卻器和氣液分離器，將其砼基礎(chǔ)找平，預(yù)裝地腳螺栓，安裝氯氣冷卻器，找正灌漿。增加80 m3砼集水池1個(gè)，收集氯氣冷卻器回水，用離心式鑄鐵泵送至循環(huán)系統(tǒng)回水管。在透平機(jī)附近建造電儀控制間，與主裝置DCS建立通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。每臺(tái)透平機(jī)組安裝氯氣回流、防喘振、密封氣、跑氯共4組氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，安裝氯氣、氮?dú)?、潤滑油、壓縮機(jī)和電機(jī)各系統(tǒng)各類變送器共19臺(tái)、安裝現(xiàn)場儀表共10臺(tái)。

3 氯壓機(jī)改造費(fèi)用

氯壓機(jī)改造費(fèi)用主要由以下內(nèi)容組成。

（1）3臺(tái)透平機(jī)組，包括主機(jī)、電機(jī)、電儀控制柜、機(jī)組本體儀表、冷卻器、襯四氟金屬波紋管和隨機(jī)備件。

（2）酸霧捕集器殼體1臺(tái)、美國孟莫克酸霧捕集器元件3個(gè)。

（3）配套儀表：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、壓力表、壓力變送器、溫度計(jì)、熱電阻、自力式調(diào)節(jié)閥、pH計(jì)和通信電纜。

（4）電儀控制間和循環(huán)冷卻水回收設(shè)施建造：電儀控制間、集水池、集水泵和引水罐。

（5）管道、閥門、法蘭、緊固件、墊片、護(hù)套管、電纜架等安裝材料和機(jī)電儀管道安裝費(fèi)。

（6）其他費(fèi)用：壓力管道設(shè)計(jì)費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、動(dòng)力電纜采購和潤滑油采購費(fèi)等。

綜合以上各項(xiàng)費(fèi)用，氯壓機(jī)改造總費(fèi)用為526.7萬元。

4 氯壓機(jī)改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

本次氯壓機(jī)改造項(xiàng)目3臺(tái)透平機(jī)陸續(xù)投運(yùn)后，排氣壓力控制為0.30MPa（A），電機(jī)運(yùn)行功率為200kW，2臺(tái)透平機(jī)并聯(lián)運(yùn)行能滿足15萬t/a離子膜燒堿裝置的運(yùn)行要求。

在氯壓機(jī)改造前，采用6臺(tái)納氏泵輸送氯氣，每臺(tái)納氏泵平均運(yùn)行功率為185 kW，總功率為1 110 kW。氯壓機(jī)改造后，每臺(tái)透平機(jī)平均運(yùn)行功率為200 kW，總功率為400kW，相比納氏泵每小時(shí)節(jié)電710kW·h。按全年運(yùn)行8 000 h計(jì)算，節(jié)電568萬kW·h，按電價(jià)0.56元/kW·h計(jì)算，節(jié)約電費(fèi)318.08萬元。

此次氯壓機(jī)改造項(xiàng)目總費(fèi)用為526.7萬元，按所節(jié)約的電費(fèi)計(jì)算，靜態(tài)投資回收期為1.66年。此外，通過氯壓機(jī)改造，每年可節(jié)約納氏泵檢修費(fèi)用50萬元，降低濃硫酸消耗，同時(shí)提高氯氣液化溫度、降低液化能耗。

5 結(jié)語

本次氯壓機(jī)改造工作自2011年4月以來，歷經(jīng)項(xiàng)目調(diào)研、可行性研究、工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工、試車驗(yàn)收等階段，到2012年3月，第三臺(tái)透平機(jī)安裝投運(yùn)，歷經(jīng)1年時(shí)間。改造工作完成后，透平機(jī)組運(yùn)行能力滿足了15萬t/a離子膜燒堿裝置的運(yùn)行要求，達(dá)到了預(yù)期效果。在改造過程中，機(jī)、電、儀、工藝各專業(yè)和設(shè)備所在工段準(zhǔn)備工作充分、考慮周密，納氏泵系統(tǒng)的停車拆除和透平機(jī)的安裝投運(yùn)均未影響氯堿裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，完全做到無縫對(duì)接。但透平機(jī)運(yùn)行過程中也存在一些問題：在6臺(tái)電槽電流為15.5kA負(fù)荷條件下，透平機(jī)及氯總管各回流幾近全關(guān)，電機(jī)在額定功率附近運(yùn)行，這就要求崗位操作人員及時(shí)調(diào)整、精心操作，以避免電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行；因進(jìn)油冷卻器循環(huán)水處于系統(tǒng)末端，循環(huán)水壓力偏低、水量偏少，在夏季，循環(huán)水溫度將上升，增速箱油溫將超出45℃的控制高限，為了透平機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，平穩(wěn)渡夏，油冷卻器應(yīng)增加冷凍水冷卻。