何鋒，徐冰

（中海石油建滔化工有限公司，海南 東方 572600）

1 前言

某年產(chǎn)80萬(wàn)噸甲醇裝置合成氣壓縮機(jī)采用的是抽氣、冷凝式透平作為驅(qū)動(dòng),參數(shù)為11.1MPa、510℃的高壓蒸汽進(jìn)入透平高壓段做功后，通過(guò)ECV閥自動(dòng)控制抽出參數(shù)為3.2MPa、356℃的中壓蒸汽，剩余的蒸汽進(jìn)入透平低壓段繼續(xù)做工后，經(jīng)表冷器換熱冷凝成水送入脫鹽水系統(tǒng)。該表冷器采用東、西兩組循環(huán)水換熱器進(jìn)行冷卻，正常工作參數(shù)為-73KPa、61.5℃，工藝流程如圖1所示。

圖1 透平表冷器流程圖

截至2017年，該裝置合成氣壓縮機(jī)已經(jīng)運(yùn)行了7年，期間壓縮機(jī)的各參數(shù)一直比較平穩(wěn)，但是從2017年5月18日系統(tǒng)停車檢修后，壓縮機(jī)表冷器的壓力和汽輪機(jī)的的排氣溫度一直在升高，如表1所示。

表1

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出：該裝置合成氣壓縮機(jī)參數(shù)在經(jīng)過(guò)開(kāi)停車后有明顯的變化，表冷器系統(tǒng)的壓力由-78.29KPa直接上漲至-72.22KPa,且在之后的一段時(shí)間里一直在緩慢上升，最高到-60.5KPa,汽輪機(jī)的排氣溫度也由停車前的58.53℃上升到開(kāi)車后的62.62℃，且一路上漲至最高71.5℃。合成氣壓縮機(jī)表冷器的真空度異常下降，導(dǎo)致汽輪機(jī)的排氣溫度上升，蒸汽在汽輪機(jī)組中做功的焓降變小，使汽輪機(jī)的運(yùn)行效率下降，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)，排氣溫度長(zhǎng)期較高會(huì)導(dǎo)致排氣缸變形，影響汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。

2 故障原因分析

合成氣壓縮機(jī)透平表冷器真空度下降的原因有很多，主要影響因素如下：

（1）表冷器循環(huán)冷卻水流量低，冷卻量不足，引起換熱器換熱效果差。

（2）表冷器循環(huán)冷卻水溫度過(guò)高，冷卻量不足，引起換熱器換熱不足。

（3）真空抽氣器工作異常，不能及時(shí)將不凝氣抽走，導(dǎo)致不凝氣在表冷器中累積。

（4）表冷器真空系統(tǒng)密封不嚴(yán)密，空氣漏入表冷器。

（5）表冷器冷卻管表面結(jié)垢，導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降。

（6）透平軸封密封蒸汽壓力過(guò)小或者密封蒸汽中斷，空氣漏入表冷器真空系統(tǒng)。

（7）表冷器內(nèi)的液位過(guò)高，導(dǎo)致冷卻面積不夠，冷卻效果變差。

（8）大氣安全閥水封密封不嚴(yán)，空氣漏入表冷器真空系統(tǒng)。

（9）汽輪機(jī)的負(fù)荷太高，乏氣流量太大，超過(guò)了表冷器的熱負(fù)荷。

針對(duì)上面提出的影響因素進(jìn)行了逐個(gè)排查：表冷器循環(huán)冷卻水的供水溫度為35.8℃溫度并沒(méi)有升高；切換投用了備用的真空抽氣器，真空度并沒(méi)有明顯的改善，排除了不凝氣的影響；表冷器真空系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的漏點(diǎn)；透平軸封密封蒸汽投用正常；表冷器內(nèi)液位正常。

在排查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，表冷器東、西兩側(cè)循環(huán)水換熱器進(jìn)出口溫度差逐漸增大，正常時(shí)進(jìn)出口溫度差為8.6℃，東側(cè)的溫度差逐漸上漲至16.4℃,西側(cè)的溫度差逐漸上漲至15℃，造成表冷器循環(huán)水換熱器進(jìn)出口溫度差上漲的原因主要有循環(huán)水流量過(guò)低和乏氣流量過(guò)大、表冷器熱負(fù)荷太高兩個(gè)方面。

通過(guò)查找相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)比停車前后系統(tǒng)負(fù)荷、高壓蒸汽流量、中壓蒸汽流量經(jīng)物料平衡計(jì)算發(fā)現(xiàn)，乏氣流量并沒(méi)有明顯的升高，排除了因乏氣流量過(guò)大、表冷器熱負(fù)荷太高的原因。確認(rèn)主要是由于循環(huán)冷卻水流量偏低造成的。考慮到循環(huán)水涼水塔填料已經(jīng)運(yùn)行了7年，且老化嚴(yán)重，填料表面附著物較多，同時(shí)在循環(huán)水泵入口濾網(wǎng)處、表冷器循環(huán)水入口導(dǎo)淋處多次發(fā)現(xiàn)循環(huán)水填料碎片，判斷為循環(huán)水填料破碎，在開(kāi)停車的沖擊下，破碎的填料、填料上的附著物被帶入至表冷器循環(huán)水換熱器列管處，堵塞列管，造成表冷器循環(huán)水流量下降，冷卻能力不足，進(jìn)出口溫度差升高，最終造成表冷器真空度下降、排氣溫度升高。

3 表冷器換熱器在線清洗

3.1 清洗過(guò)程中的難點(diǎn)

合成氣壓縮機(jī)表冷器分為東西兩側(cè)，是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的循環(huán)水列管式換熱器，每側(cè)換熱器都可以單獨(dú)使用,根據(jù)汽輪機(jī)廠商資料顯示，單側(cè)換熱器的設(shè)計(jì)能力為滿負(fù)荷情況下的70%,決定嘗試將表冷器換熱器分段切出，進(jìn)行在線清洗。由于東側(cè)換熱器進(jìn)出口溫度差比西側(cè)高，于是，決定先隔離出東側(cè)換熱器進(jìn)行在線清洗。

但是，由于在目前西側(cè)換熱器也同樣堵塞的情況下，西側(cè)換熱器無(wú)法滿足70%負(fù)荷下的換熱要求，為了滿足冷卻量不足的問(wèn)題，我們可以通過(guò)采取適當(dāng)降低系統(tǒng)負(fù)荷、適當(dāng)降低合成回路壓力、提高轉(zhuǎn)化爐出口溫度、增加中壓抽氣量、降低中壓蒸汽管網(wǎng)壓力等措施降低透平乏氣的量來(lái)平衡。

3.2 在線清洗過(guò)程

（1）系統(tǒng)降負(fù)荷至70%（70000Nm3/h），確保表冷器排氣溫度小于60℃。

（2）旁路表冷器真空高高聯(lián)鎖。

（3）緩慢關(guān)閉表冷器東側(cè)的冷卻水進(jìn)水閥，過(guò)程中注意表冷器排氣溫度、真空度、循環(huán)水給水壓力及水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。

（4）打開(kāi)東側(cè)表冷器導(dǎo)淋進(jìn)行排放。慢慢關(guān)閉東側(cè)回水閥，再開(kāi)大回水閥，反復(fù)沖洗，將表冷器列管中的堵塞物初步從底部導(dǎo)淋排出。

（5）如果在關(guān)東側(cè)回水閥后真空不能維持在可控范圍，則慢慢恢復(fù)表冷器東側(cè)供水，通過(guò)同樣的方法初步對(duì)西側(cè)表冷器清除堵塞物。

（6）通過(guò)在線反沖洗，初步清理堵塞物后，再將東側(cè)表冷器進(jìn)出口閥全部關(guān)閉，打開(kāi)導(dǎo)淋將存水排放干凈。

（7）在這個(gè)過(guò)程中，由于表冷器溫度和真空度無(wú)法維持，進(jìn)一步將系統(tǒng)負(fù)荷降至68000Nm3/h,合成回路壓力降至5.38Mpa,合成塔溫度持續(xù)下降無(wú)法維持，加熱蒸汽進(jìn)入合成塔，維持合成系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)提高中壓蒸汽抽氣量到74t/h，減少進(jìn)入表冷器的乏氣量，維持系統(tǒng)的平衡。

（8）東側(cè)換熱器切出排盡水后交出檢修，打開(kāi)封頭清理列管及管板。

（9）表冷器東側(cè)清洗結(jié)束，確認(rèn)回裝完畢后，打開(kāi)表冷器東側(cè)的循環(huán)水回水排氣閥及頂部壓力表根本閥，開(kāi)循環(huán)水上水閥引循環(huán)水灌液、排氣后，全開(kāi)表冷器東側(cè)的循環(huán)水回水閥，投用東側(cè)循環(huán)水換熱器。

（10）表冷器東側(cè)循環(huán)水換熱器清洗完畢投用后，東側(cè)的冷卻能力得到恢復(fù)，西側(cè)循環(huán)水換熱器切出清洗十分順利。

4 清洗效果

對(duì)合成氣壓縮機(jī)表冷器在線清洗前后工況數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，主要體現(xiàn)如表2所示。

表2

從數(shù)據(jù)表中可以明顯地看出，合成氣壓縮機(jī)表冷器在線清洗后工況得到極大的改善。在相同的負(fù)荷和合成回路壓力下進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，表冷器的壓力下降了10.34KPa，從-61.72KPa下降至-72.06KPa，汽輪機(jī)的排氣溫度下降了9.95℃，從清洗前的70.87℃下降至60.92℃，蒸汽在汽輪機(jī)組中做功的焓降變大，提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，大幅度提高了裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

由于循環(huán)水涼水塔填料長(zhǎng)期使用,出現(xiàn)了老化、破碎。破碎的填料及附著物極易堵塞表冷器循環(huán)水換熱器，造成表冷器真空度下降，若此時(shí)停車清洗，必將導(dǎo)致裝置能耗的增加，造成經(jīng)濟(jì)損失。在表冷器設(shè)有兩組循環(huán)水換熱器的情況下，我們可以通過(guò)降低系統(tǒng)負(fù)荷、降低合成回路壓力、提高轉(zhuǎn)化爐出口溫度、增加中壓抽氣量、降低中壓蒸汽管網(wǎng)壓力等措施來(lái)降低透平乏氣的量和表冷器的負(fù)荷，從而將表冷器循環(huán)水側(cè)換熱器順利地切出清洗，解決了表冷器壓力過(guò)高的問(wèn)題，保證了裝置經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。該表冷器在線清洗的方式，通用性較強(qiáng)，希望能對(duì)類似的裝置起到借鑒作用。