李翠玉,毛 濤
(1.沈陽工業(yè)大學(xué)工程學(xué)院,遼寧 遼陽 111003;2.遼陽石化分公司硝酸廠,遼寧 遼陽 111003)
本套硝酸裝置設(shè)計能力為年產(chǎn)硝酸11.66萬t(100%HNO3),主要為下游己二酸裝置和濃硝酸裝置提供濃度為63.5%的稀硝酸原料。
該裝置設(shè)計上采用國際上比較先進(jìn)的雙加壓法技術(shù)(氧化壓力0.45MPa、吸收壓力1.1MPa),核心設(shè)備為“四合一”機(jī)組。它集壓縮設(shè)備(空氣壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī))、驅(qū)動設(shè)備(蒸汽透平、尾氣透平)于一體,正常生產(chǎn)時驅(qū)動蒸汽為裝置自產(chǎn)中壓蒸汽(4.0MPa)。
汽包系統(tǒng)為整個裝置生產(chǎn)時的動力源,其工藝流程如圖1所示。
按設(shè)計自產(chǎn)蒸汽冷凝液和所有用汽單位單元產(chǎn)生的蒸汽冷凝液及界區(qū)補充的脫鹽水,均返回裝置內(nèi)除氧器,通過調(diào)節(jié)除氧器的壓力控制蒸汽加熱達(dá)到110℃,加入化學(xué)除氧劑,除氧后由鍋爐給水泵送經(jīng)省煤器加熱至約240℃,輸入汽包產(chǎn)生中壓蒸汽。其設(shè)計運行參數(shù)如表1所示。
鍋爐給水泵(下稱P101泵)設(shè)計流量25t/h、揚程545m,設(shè)計方選擇大連蘇爾壽泵及MC40-16A型多級泵,材質(zhì)為2G230—450碳鋼?,F(xiàn)場兩臺一用一備,聯(lián)鎖值為汽包液位低于50%備泵自啟。
圖1 汽包系統(tǒng)工藝流程
表1 汽包系統(tǒng)設(shè)計運行參數(shù)
該裝置按計劃投產(chǎn),當(dāng)時使用P101B泵,A泵處于備用狀態(tài)。通過調(diào)解回流控制泵出口壓力在5.8MPa,汽包液位在60%左右,減溫減壓器、過熱段噴水均呈穩(wěn)定狀態(tài)。運行1個月后的某日發(fā)現(xiàn)泵出口壓力由5.8MPa降至5.5MPa,切至備泵運行一段時間壓力也有所下降,初步分析可能是脫鹽水水質(zhì)不佳,有垢生成。采取提高除氧器溫度、加大化學(xué)藥劑等措施后情況有所好轉(zhuǎn)。
次日8:00當(dāng)班人員接班后發(fā)現(xiàn)汽包液位呈下降趨勢,現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)P101A出口壓力僅為3.1MPa。立即啟動P101B泵,8:38P101B泵流量不足,泵出口壓力僅為3.7MPa,再次啟動P101A,兩泵同時運行壓力僅為3.8MPa,汽包液位迅速下降,9:04汽包液位降至38%,裝置聯(lián)鎖動作斷氨停車。
障故發(fā)生后,立即組織人員搶修,將P101B拆除檢查泵入口過濾網(wǎng)、電機(jī)及所有出口均未發(fā)現(xiàn)異常。最后將P101B解體檢查,發(fā)現(xiàn)葉輪孔內(nèi)有殘渣、第五級O環(huán)脫落、第十一級葉輪有一孔洞(長約1cm)。緊急處理后啟動P101A運行,泵出口壓力在5.0MPa,裝置投料開車。兩天后的16:00時P101A流量略有下降,經(jīng)研究將原設(shè)計泵冷卻水管拆除。運行1天后P101A泵出口壓力開始降低,在3min內(nèi)由4.2MPa降低至3.1MPa,致使汽包液位急劇下降,19:28時不得已實施停車處理。
根據(jù)現(xiàn)場情況及調(diào)出當(dāng)時運行曲線記錄分析,有兩種可能:入口管線堵塞;除氧器壓力低,水溫高,在此操作條件下泵容易出現(xiàn)氣蝕。
停車后決定對整個鍋爐補水系統(tǒng)從工藝和設(shè)備兩個方面進(jìn)行檢查。將除氧器液位全部退掉后進(jìn)行容器檢查,并吹掃管線,檢查有無雜物堵塞管道。對P101泵聯(lián)系廠家更換備件。
次日對除氧器打開探查,發(fā)現(xiàn)除氧器內(nèi)部篩板由于材質(zhì)強(qiáng)度低(普通白鋼厚度僅為0.5mm),內(nèi)部壓力不穩(wěn)(中壓蒸汽冷凝液也直接進(jìn)入除氧器)已經(jīng)解體散落在除氧器內(nèi)。研究決定暫時取消此篩板,由設(shè)計部門按目前工藝條件重新設(shè)計適宜的篩板待裝。在工藝上采取加大化學(xué)除氧劑、分析頻率保證鍋爐水質(zhì)不受影響。同時在除氧器下部出水口加裝過濾網(wǎng),防止異物堵塞泵入口。
由于泵體及配件沖蝕較嚴(yán)重,聯(lián)系廠家重新加工一套不銹鋼泵體,同時將葉輪和口環(huán)的材質(zhì)改為304和錫青銅。
工藝上采取降低除氧器壓力,由原來設(shè)計的0.056MPa降為0.02~0.04MPa,控制其正常工作溫度在95~100℃之間,防止產(chǎn)生氣蝕。
采取上述改進(jìn)措施后,裝置于3天后投料生產(chǎn),汽包系統(tǒng)一直平穩(wěn)運行至今(除氧器篩板于3個月后檢修時重新安裝)。
鍋爐給水泵出口壓力不足的原因是多方面的。
第一,該裝置是我國第一套由國內(nèi)設(shè)計、設(shè)備全部采用國產(chǎn)化的大型濃稀硝酸聯(lián)合裝置。該裝置的汽包、省煤器、濃硝酸的減溫減壓器三個單元均由一臺泵供水,互相影響,泵操作負(fù)荷壓力過大。特別是由于設(shè)備原因,減溫減壓器自開車以來一直處于不穩(wěn)定狀態(tài),影響泵出口壓力。在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)減溫減壓器不用水時,泵運行工況明顯改善。經(jīng)評估后決定將減溫減壓器用水改為其他泵供水,有效改善了泵的運行條件。
第二,泵的本體材質(zhì)選型十分關(guān)鍵,由于工藝條件不同,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況,確定適合的材質(zhì)。
第三,鍋爐系統(tǒng)水質(zhì)對整個系統(tǒng)正常平穩(wěn)運行至關(guān)重要,補充脫鹽水為一級脫鹽水,水質(zhì)相對較差,所以應(yīng)加強(qiáng)日常管理。
第四,在可查到的資料中除氧器溫度壓力設(shè)計值基本上在0.056MPa、110℃左右,但尚未見到此類問題,是否P101選型有問題,還需進(jìn)一步研究確定。