付信忠

（山東陽煤恒通化工股份有限公司化工廠，山東 郯城 276100）

山東陽煤恒通化工股份有限公司 （以下簡稱陽煤恒通）40萬t/a離子膜燒堿項目一、二期各20萬t/a裝置分別于2011年7月1日和2012年4月25日順利投產(chǎn)運行。氯氣輸送設(shè)備選用4H-3/4100型國產(chǎn)氯氣透平式壓縮機。該壓縮機運行一年多來，各項指標總體平穩(wěn)，綜合效益顯著。

1 氯氣透平機的規(guī)格和性能

1.1 氯氣壓縮機技術(shù)參數(shù)

標況流量：4 100 m3/h；

適用燒堿產(chǎn)量：10萬t/a；

氯氣進口溫度：20～30℃；

氯氣進口壓力（絕壓）：0.085 MPa；

氯氣含水：≤100×10-6；

氯氣出口壓力（絕壓）：0.38 MPa；

電機功率：355 kW；

高速軸轉(zhuǎn)速：10 450 r/m。

1.2 氯氣壓縮機結(jié)構(gòu)特點

氯氣壓縮機為單吸三段三級離心式結(jié)構(gòu)，機組設(shè)段間冷卻器、出口冷卻器。壓縮機、增速器和驅(qū)動電機布置在同一公共底座上，由1臺電機通過增速器驅(qū)動。輔助設(shè)備主要有油站、氯氣冷卻器及相關(guān)的儀表、閥門等。

1.3 氯氣壓縮機工作原理

氯氣壓縮機是一種多級離心式壓縮機，其工作原理是借助葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力對氯氣做功，把葉輪旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)化為動能，使氣體流速得到提高，氣體在流經(jīng)擴壓器和蝸殼時，速度降低，氣體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使氯氣壓力升高，滿足工藝使用要求。

1.4 氯氣壓縮機優(yōu)缺點

優(yōu)點：單臺容量大能耗低效率高節(jié)能效果顯著；性能參數(shù)穩(wěn)定調(diào)節(jié)范圍大適應(yīng)性強；運行操作維護簡單，維修費用低。

缺點：操作要求高，氯氣含水≤100×10-6，無酸霧夾帶；潤滑油系統(tǒng)、氯氣冷卻及密封保護氣指標要求嚴格；操作過程嚴禁喘振工況出現(xiàn)。

1.5 氯氣壓縮機主機結(jié)構(gòu)

（1）壓縮機缸體為水平剖分式鑄造缸體，進出口接管全部向下，下半缸體中分面處向兩側(cè)伸展出4個支腿，支撐在臺板上，下半缸體還設(shè)有定位鍵，以保證橫向和縱向的定位，缸體材料為HT250。

（2）壓縮機轉(zhuǎn)子由主軸、3個葉輪、推力盤、軸位移盤及氣封套組成，第二級葉輪采用反向安裝，并置于第一級葉輪的對稱位置，既可以平衡部分軸向力，又便于密封。葉輪為銑制葉片焊接結(jié)構(gòu)，材料選用鎳鉻鉬合金鋼，以滿足葉輪在高速旋轉(zhuǎn)下的高強度要求。在各級葉輪間裝有無葉擴壓器及蝸殼，第一、二級蝸殼為圓形截面，切向進氣；第三級因位置所限，采用中線進氣。

（3）葉輪口環(huán)和級間密封為迷宮密封。軸端密封為帶充抽氣式的三腔迷宮式疏齒密封。注氣壓力用差壓變送器控制，其壓力比平衡腔壓力高5～7 kPa。該密封既能阻止氯氣外泄，又可控制注氣及抽氣的氣量在合理的范圍內(nèi)。為了防止氯火的產(chǎn)生，密封片采用高熔點鎳片，其相應(yīng)位置上的軸套也采用了較高熔點的鎳鉻合金。

（4）油站包括集裝式潤滑油油站、高位油槽及其內(nèi)部的連接管道。集裝式油站集油箱、油泵、油冷器、油過濾器、監(jiān)控儀表、控制儀表及其連接管線組裝在一個公用底座上組成。油箱采用不銹鋼材料制造，帶電加熱裝置，能使油箱內(nèi)的油溫在6 h內(nèi)從最低環(huán)境溫度加熱到規(guī)定的開車溫度。油箱頂部設(shè)有充氮氣節(jié)流孔板，氮氣耗量5 m3/h。雙聯(lián)的油冷卻器及過濾器設(shè)連續(xù)流切換閥，在不停機的情況下，可進行切換檢修，并且在切換時無壓力波動。

2 氯氣壓縮機運行中出現(xiàn)的問題、原因分析及解決辦法

2.1 主機喘振

陽煤恒通化工離子膜裝置自開車以來氯氣透平機組也曾發(fā)生機身震動加大、氯氣出口力波動和主機電流劇烈波動的情況。究其原因是氯氣透平機喘振造成的。這種喘振極易造成主機震動加大、高速轉(zhuǎn)子失穩(wěn)、壓縮機排氣時有時無，如不采取有效措施，會造成嚴重的后果，甚至整套機組都可能報廢。

為了防止氯氣壓縮機進入喘振工況，采用了氯氣壓縮機的防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)：該系統(tǒng)采用旁路回流調(diào)節(jié)方式，即把第三段冷卻器出口的部分氯氣引至氯氣壓縮機的一段進口?；亓髁坑陕葰獬隹诳偣艿牧髁繘Q定，流量信號裝置是安裝在總管上的孔板，其壓差信號經(jīng)電氣轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成氣動信號，自動調(diào)節(jié)回流旁路上的氣動隔膜調(diào)節(jié)閥的開啟程度，同時，當出口總管流量降至給定流量80%時報警。流量的調(diào)節(jié)范圍為給定流量的70%～80%，流量的調(diào)節(jié)范圍為1 640～4 510 m3/h，該調(diào)節(jié)方式雖然降低了一些機組效率，但簡單實用，比較可靠。

2.2 中冷器泄漏

氯氣壓縮機組為單吸三段三級壓縮，氯氣進入壓縮機進口前的溫度一般為30℃以下，一級壓縮后氯氣溫度上升至98℃。為防止氯火的產(chǎn)生，保證壓縮機輸氣能力，每級壓縮以后的氯氣都必須進行冷卻。氯氣壓縮機組配有3臺立式列管式氯氣中間冷卻器，簡稱中冷器，分別冷卻經(jīng)一級、二級、三級壓縮后的氯氣。將透平機葉輪壓縮產(chǎn)生的熱量帶走，降低氯氣溫度和體積，提高氯氣壓縮機打氣量。

中冷器泄漏是氯氣壓縮機運行過程中不常見的故障，可一旦出現(xiàn)，泄漏就會造成壓縮機進水、葉輪、密封腐蝕、一段中冷器報廢的后果。出現(xiàn)這樣的事故有 3 方面的原因［1］。

（1）中冷器管材、板材、焊接等品質(zhì)有問題，該公司選用的中冷器設(shè)計壓力為殼程0.4 MPa，管程0.3 MPa，材質(zhì)是Q345R，換熱面積為175.6 m2。氯氣走殼程，冷卻水走管程，水路為雙流程設(shè)計，各級氯冷回水管上均設(shè)有有效氯檢測點。保證中冷器品質(zhì)。

（2）氯氣中水含量超標，造成中冷器列管管壁、管板被腐蝕。為降低氯氣中的水分、酸霧對中冷器列管管壁、管板被腐蝕，該公司選用孟山都除霧器，粒徑大于1 μm的水霧全部被除掉，粒徑小于1 μm的去除率超過99.3%，有效去除霧狀氯水，降低了硫酸消耗，同時防止氯水夾帶的鹽霧進入填料塔和泡罩塔，與硫酸接觸生成硫酸鹽結(jié)晶。為了有效監(jiān)控氯氣中的水分，該公司采用在線分析和手工分析相結(jié)合的檢測方式，以在線分析為主，在線分析氯氣中含水質(zhì)量分數(shù)控制為0.003 5%～0.00 60%。手工分析為輔助，手工分析氯氣中含水控制在0.010%～0.015%。為保證氯氣含水合格，通過提高濃硫酸的使用量，保證Ⅰ填料塔稀硫酸質(zhì)量分數(shù)為80%以上等措施，保證了氯氣含水在控制范圍內(nèi)。目前在計劃檢查、檢修中發(fā)現(xiàn)，氯氣壓縮機的大蓋及相應(yīng)的管道光滑如新，沒有腐蝕的痕跡。

（3）在循環(huán)水處理過程中由于除垢劑投加過量，而緩蝕劑加入量不足，導致循環(huán)水呈弱酸性。弱酸性的循環(huán)水長期運行也會造成中冷器腐蝕。因此，必須嚴格控制循環(huán)水的pH值為中偏弱堿性，避免碳鋼材料的管道、設(shè)備腐蝕。

2.3 軸位移、軸振動超標

軸位移和軸振動是氯氣壓縮機組運行正常與否的重要指標。

軸位移是指主機運行中軸向力控制的轉(zhuǎn)子平行位移數(shù)值。造成軸位移超標的主要原因是氯氣壓縮機出口壓力過高、潤滑油品質(zhì)差等。軸位移超標常常導致高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與固定元件相碰擦，極有可能造成壓縮機損壞。

軸振動是指機組運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子由于撓性引起的徑向振動。軸振動超標的原因是轉(zhuǎn)子變形、轉(zhuǎn)子的同心度沒找準或轉(zhuǎn)子的動平衡性能差等。另外，潤滑油品質(zhì)、機械雜質(zhì)多、油被氯氣污染等都會造成瓦塊磨損，瓦溫升高，嚴重的還會造成磨損，最終也會使軸振動超標。

為此，陽煤恒通在嚴格工藝指標、提高氯氣壓縮機組裝配品質(zhì)、使用優(yōu)質(zhì)潤滑油的前提下，通過采用氯氣壓縮機主機的軸位移、軸振動監(jiān)控系統(tǒng)，在前軸端及前、后軸承處分別設(shè)有軸位移和軸振動傳感器，監(jiān)控主軸的位移和振動。當軸位移大于0.125 mm時，自動報警；軸位移大于0.3 mm時，連鎖停車。前后軸承處的振動大于0.038 mm時，報警。以上措施取得了較好的效果。

2.4 搞好業(yè)務(wù)培訓，提升操作維修水平

（1）離子膜法制堿技術(shù)工藝先進，自動化程度高，裝置連聯(lián)鎖保護多，為切實做好項目開車，在項目建設(shè)的同時，派員到其他離子膜生產(chǎn)先進企業(yè)學習培訓。培訓結(jié)束后，所有人員都參與了裝置的拆檢吹除、試壓試漏、單機和聯(lián)動試車全過程，業(yè)務(wù)能力得到進一步鞏固和提升，培養(yǎng)了一批熟練的操作和管理人員，保證了離子膜裝置的順利開車。

（2）保證檢修質(zhì)量。加強維修人員“四新技術(shù)”的學習，特別注重新設(shè)備的構(gòu)造、操作控制以及拆檢等技術(shù)的學習，保證檢修質(zhì)量，杜絕對氯氣壓縮機出現(xiàn)的問題發(fā)現(xiàn)不及時、故障判斷不準和裝配質(zhì)量不高的情況發(fā)生。

（3）搞好設(shè)備的潤滑和計劃檢修。在提高氯氣壓縮機檢修質(zhì)量的同時，通過將壓縮機檢修周期由原來的半年調(diào)整為3個月，以及搞好壓縮機潤滑油的管理，減少計劃外停車次數(shù)，降低頻繁開停車對軸瓦的磨損等措施，大大地延長了氯氣壓縮機的運行周期。

（4）定期檢查、嚴格控制。根據(jù)氯氣壓縮機運行實際情況，通過定期對氯氣壓縮機進行檢查，定期進行潤滑油油脂分析；嚴格控制氯含水，密封氮氣壓力，控制好密封氣抽氣壓力；嚴格壓縮機油壓和油溫控制等措施，保證了氯氣壓縮機的長周期安全穩(wěn)定運行。

［1］楊志猛.3H-3/4500氯氣壓縮機組運行總結(jié).氯堿工業(yè)2012，（9）：19-12.