張 靜

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

某公司二氧化碳壓縮機(jī)改造前一直是一臺二氧化碳離心機(jī)和兩臺往復(fù)機(jī)同時運行模式，因往復(fù)機(jī)B機(jī)基礎(chǔ)存在缺陷，無法長時間運行，平時僅作為緊急備機(jī)，這種情況下，另外兩臺往復(fù)機(jī)長期運行，振動大，一旦有一臺出現(xiàn)故障，就不利于生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

在往復(fù)機(jī)出現(xiàn)故障后，若檢修時間較長，且B機(jī)無法長時間運行，按照以往的處置措施，都是向氣化裝置CO2系統(tǒng)補入事故氮來維持系統(tǒng)用氣，但帶來的風(fēng)險也隨之增加(主要是系統(tǒng)氮氣含量增加，后系統(tǒng)放空量增大)，不利于經(jīng)濟(jì)運行。其次，這種操作有CO2和氮氣互串風(fēng)險，合成氣壓縮機(jī)干氣密封一、二級氣源使用的是高壓氮氣，一旦CO2串入，高壓的CO2在減壓過程中會造成閥門、管線結(jié)霜，造成閥門卡澀，對合成氣壓縮機(jī)機(jī)組的穩(wěn)定運行造成威脅。一期三臺往復(fù)機(jī)，一臺離心機(jī)，此前運行模式是一臺離心機(jī)和兩臺往復(fù)機(jī)運行，才能保證一、二期氣化同時用氣需要。通過對一、二期氣化用氣模式以及機(jī)組運行負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)整，最終實現(xiàn)了單臺離心機(jī)與單臺往復(fù)機(jī)運行的模式，降低了往復(fù)機(jī)備機(jī)風(fēng)險，減少了運行成本。

1 問題描述

上述優(yōu)化后的單臺往復(fù)機(jī)和離心機(jī)長期處于高負(fù)荷運行狀態(tài)，由于往復(fù)機(jī)原設(shè)計存在缺陷(排氣緩沖器及分離器設(shè)計偏小管道布置不合理，已進(jìn)行改造)，負(fù)荷高時，機(jī)組缸體及工藝氣管線振動大，不利于長周期穩(wěn)定運行。為了解決此問題，挖掘CO2氣系統(tǒng)可優(yōu)化空間，通過對往復(fù)機(jī)“一回一”進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整，也對二氧化碳離心機(jī)防喘振系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了優(yōu)化處理，對防喘振曲線進(jìn)行了修正，實現(xiàn)了防喘振閥FV37050關(guān)閉，避免了3 000 Nm3/h的CO2氣打回流，回流減小，高壓蒸汽消耗從原來的63t/h降至61.5t/h，同時將單臺往復(fù)機(jī)運行負(fù)荷控制在合理區(qū)間，單臺往復(fù)機(jī)運行一段出口壓力通過“一回一”調(diào)整，從未調(diào)整前的0.23 MPa降至0.20 MPa，往復(fù)機(jī)振動明顯出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。

2 改造內(nèi)容

(1)原來二氧化碳壓縮機(jī)一直是一臺二氧化碳離心機(jī)和兩臺往復(fù)機(jī)同時運行。此運行模式的優(yōu)點是壓縮機(jī)運行穩(wěn)定、負(fù)荷低、工況調(diào)整余量大。缺點是耗能高(主要是電耗高)，兩臺往復(fù)機(jī)運行，缸體及活塞填料的潤滑油用量從每月的將近一桶降至每月1/2桶(往復(fù)機(jī)軸承潤滑油與缸體及活塞填料潤滑使用的不是同一種油，缸體與活塞填料用油直接帶入工藝氣，通過分離器分離直接排污收集后處理)。

通過加強(qiáng)對單臺往復(fù)機(jī)的振動改造，使往復(fù)機(jī)運行時振動下降，同時優(yōu)化離心機(jī)防喘振系統(tǒng)。經(jīng)過優(yōu)化操作，實現(xiàn)了一臺往復(fù)機(jī)和一臺離心機(jī)運行模式，一次性大幅度降低了機(jī)組能耗。

(2)二氧化碳離心機(jī)K37001正常運行時，因一段實際運行工作點接近防喘振線，且沈鼓自帶系統(tǒng)的邏輯設(shè)置，防喘振閥的開度是優(yōu)先級，不管是自動或者手動狀態(tài)，只要運行工作點貼近防喘振線，防喘振閥都會非線性開啟。為了避免防喘振閥誤動作，正常運行時，實際運行工作點始終保持一段入口防喘振閥有一定開度，一段入口流量FI37050控制偏高，F(xiàn)I37050的額定值為36 000 Nm3/h，設(shè)計值為33 000 Nm3/h)，也就是始終有3 000 Nm3/h的氣在打回流，不但不利于機(jī)組穩(wěn)定運行，同時也增加了機(jī)組的蒸汽耗量。在實際運行中，技術(shù)管理人員經(jīng)過一段時間運行實踐摸索，一段防喘振閥開度在轉(zhuǎn)速6 700 r/min左右的前提下，由原來的60%左右，逐漸關(guān)至10%，防喘振閥調(diào)整的同時，入口流量只是減少了1 000～2 000 Nm3/h，并不能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

為進(jìn)一步減少機(jī)組一段回流、實現(xiàn)FV37050全關(guān)的目標(biāo)，技術(shù)人員一起反復(fù)論證、摸索，在保證機(jī)組穩(wěn)定運行的前提下，決定從下位程序中對閥門防喘振工作點進(jìn)行修正，以達(dá)到實時修正工作點的目的。也就是使機(jī)組實際運行工作點遠(yuǎn)離防喘振線，進(jìn)而實現(xiàn)FV37050關(guān)閉。

在源程序中工作點(以FIC37050為例)r1Hc01前添加一個具有手動修改權(quán)限的參數(shù)kFI37050XS(低壓缸系數(shù)設(shè)定值)，初始值設(shè)置為1，其后增加一個MUL，將溫壓補償功能塊與之相乘，其輸出再與防喘振工作點相連。

為防止在對工作點進(jìn)行修正時輸入修正系數(shù)錯誤，導(dǎo)致防喘振工作點過大或者過小，從而對防喘振閥造成影響，進(jìn)而影響機(jī)組安全運行，特在監(jiān)控畫面中對修正系數(shù)輸入框進(jìn)行限值，使系數(shù)在1～1.3之間，超出范圍則無法輸入，從源頭上防止誤操作事件的發(fā)生。

同時，將修正系數(shù)權(quán)限設(shè)置為最高權(quán)限，只有工程師在最高權(quán)限下方可對修正系數(shù)進(jìn)行修改。完成后的效果見圖2。

圖2 修改程序

程序修改后下裝完成，2021年4月2日9∶00，分別對一段入口防喘振工作點進(jìn)行了修正，在修正一段入口防喘振工作點的同時，安排技術(shù)人員優(yōu)化工況，同時，仔細(xì)確認(rèn)二氧化碳往復(fù)機(jī)的備機(jī)狀態(tài)，確保在修正過程中，二氧化碳離心機(jī)一旦出現(xiàn)波動，另外兩臺往復(fù)機(jī)能及時啟動，保證氣化裝置的穩(wěn)定運行。

3 改造效果

通過優(yōu)化往復(fù)機(jī)運行模式及二氧化碳離心機(jī)防喘振工況，生產(chǎn)裝置可靠性大大增強(qiáng)，機(jī)組運行效率提高。

(1)優(yōu)化CO2機(jī)組運行模式，實現(xiàn)單臺往復(fù)機(jī)與離心機(jī)運行，在滿足生產(chǎn)用氣需求的同時，節(jié)省一臺往復(fù)機(jī)運行費用，但該模式需把往復(fù)機(jī)負(fù)荷加至滿負(fù)荷狀態(tài)(往復(fù)機(jī)一段出口壓力達(dá)到0.23 MPa，原設(shè)計值0.24 MPa，因往復(fù)機(jī)原設(shè)計缺陷、排氣緩沖器及分離器設(shè)計偏小、管線布置不合理等未達(dá)到滿負(fù)荷運行狀態(tài))，機(jī)組振動增大，不利于長周期穩(wěn)定運行，經(jīng)過優(yōu)化離心機(jī)防喘振系統(tǒng)后，降低了單臺往復(fù)機(jī)負(fù)荷，提高了上述單臺往復(fù)機(jī)和離心機(jī)運行模式下的可靠性，為裝置長周期運行奠定了堅實基礎(chǔ)。

(2)離心機(jī)防喘振系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整后，往復(fù)機(jī)一段出口壓力通過“一回一”調(diào)整至0.20 MPa，降低了機(jī)組運行負(fù)荷，振動明顯下降，提高了機(jī)組運行穩(wěn)定性。二氧化碳離心機(jī)運行效率提高，可以減少回流3 000 Nm3/h，二氧化碳?xì)饩o缺的狀況得到扭轉(zhuǎn)，一、二期氣化用氣量也得到了保證。

(3)防喘振關(guān)閉后，二氧化碳離心機(jī)組減少，每小時可節(jié)省的驅(qū)動蒸汽最少1 t/h，高壓蒸汽價格按照200元/t，可節(jié)省0.5萬元/d，每月節(jié)省15萬元，每年運行周期按照10個月計算，可節(jié)省成本超過200萬元。

(4)一臺往復(fù)機(jī)電機(jī)功率是4 000 kW，電費按0.65元/kW·h計算，一臺往復(fù)機(jī)按照實際運行時60%負(fù)荷計算，消耗電2 400 kW·h，每天運行所需電費為：2 400×0.65×24=3.744萬元，每月消耗電費為：3.744×30=112.32萬元，每年運行時間以11個月計，消耗電費為：112.32×11=1 235.52萬元(原運行狀態(tài)是一臺離心機(jī)和兩臺往復(fù)機(jī)并聯(lián)運行，優(yōu)化后是一臺離心機(jī)和一臺往復(fù)機(jī)并聯(lián)運行)。

(5)節(jié)省離心機(jī)控制系統(tǒng)改造費用200萬元。

(6)離心機(jī)與二氧化碳壓縮機(jī)運行模式的優(yōu)化，每年可節(jié)省運行成本(274+2060+200)萬元=2534萬元。