张砷钇
（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城476600）
［摘 要］河南龙宇煤化工有限公司一期500 kt/a煤基甲醇装置配套52 000 m3/h空分装置于2008年1月投产，空压机与增压机采用1台双出轴汽轮机拖动，汽轮机所用射汽式抽气器只设计了一路1.4 MPa主蒸汽汽源。2024年1月1.4 MPa蒸汽管线上安全阀内漏量逐渐扩大，管网压力开始频繁波动并下降，常规检修需将此条蒸汽管线停运，而对1.4 MPa蒸汽管线进行短暂隔离存在无有效备用主蒸汽管线、分子筛吸附器停用时间短、汽轮机真空度波动及抽气器有损坏风险等。经探索与论证，提出一种基于双路冗余设计的汽轮机抽气器主蒸汽系统在线切换方案。2024年1月30日，通过汽轮机抽气器主蒸汽系统在线切换技术的应用，成功实现1.4 MPa蒸汽管线上安全阀的更换（用时约2 h），避免了因抽气器主蒸汽系统异常而空分装置停车等风险，提高了系统运行的稳定性与可靠性。
［关键词］空分装置；射汽式抽气器；主蒸汽管线安全阀内漏；蒸汽系统在线切换；技术难点；在线切换试验；探索与应用
［中图分类号］TK264.1+4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）03-0049-04
0 引 言
河南龙宇煤化工有限公司（简称河南龙宇）一期500 kt/a煤基甲醇装置配套52 000 m3/h空分装置为开封空分集团设计，采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、无氢制氩、氧氮内压缩流程，于2008年1月投产；其中，空压机与增压机采用1台双出轴汽轮机拖动（一开无备），汽轮机的稳定运行关乎整个空分装置及甲醇装置的稳定运行。本汽轮机采用西门子凝汽式汽轮机，轴功率40 825 kW，设计动力蒸汽压力为8.8 MPa、温度为535 ℃、流量为130 t/h；汽轮机抽汽系统设计入口压力为0.005～0.018 MPa，抽汽系统所用主蒸汽设计温度为250 ℃、压力为1.4 MPa、用量为311 kg/h；其射汽式抽气器（型号67/2951）制造商为ANA（ANA-Verfahrenstechnik GmbH），包含1组启动抽气器、2组主抽气器，其基本结构包括喷嘴、混合室和扩散管三部分[1]，抽气器主蒸汽通过喷嘴加速至超音速后进入混合室，由于汽流速度的急剧增加而产生强烈的真空效应，从而抽吸周围环境中的气体进入混合室并与之混合，随后混合气体在扩散管中减速增压，最终排至系统外[2]。该汽轮机抽气器仅设计有一路主蒸汽管线，1.4 MPa蒸汽管网自河南龙宇一期热电装置引出来后仅供一期空分装置分子筛吸附器（2台分子筛吸附器轮流吸附、加热再生）附属蒸汽加热器及汽轮机抽气器使用，其中，汽轮机抽气器蒸汽为连续使用，分子筛吸附器附属蒸汽加热器蒸汽为间断使用，整条1.4 MPa蒸汽管线上设计有2台安全阀，分别位于热电厂区的管廊上及一期空分装置分子筛吸附器附属蒸汽加热器管线上。
抽气器是汽轮机真空系统提高真空度、降低能耗的重要设备，其主要作用是抽出凝汽器内的不凝性气体，维持凝汽器的真空度，从而保障汽轮机的高效运行[3]。抽气器据工作原理可分为射流式和容积式，而射流式抽气器据工作介质不同又分为射汽式和射水式，河南龙宇一期空分装置汽轮机所用抽气器均为射汽式。射汽式抽气器是一种利用高速蒸汽流产生的负压效应来抽取气体的设备，具有结构简单、热经济性高、适用范围广等特点，在汽轮机行业得到了广泛应用[4]。实际生产中，抽气器主蒸汽系统能否正常运行决定着抽气器的效能，是确保抽气器以及凝汽器正常运行的关键设施，决定着汽轮机的效率与能耗。现有的抽气器主蒸汽通常只设计一路汽源，一旦主蒸汽系统出现故障或异常，抽气器将无法正常工作，往往需将空分压缩机组乃至整个生产系统完全停车后才可处理，不仅影响生产系统的连续稳定运行，而且会产生巨大的经济损失，增加企业生产经营成本等。为此，如何能够在空分装置不停车的情况下实现汽轮机抽气器主蒸汽系统的在线切换以保障抽气器的正常、连续、高效、稳定运行尤为重要。河南龙宇就此结合生产实际进行了探索与应用，以下作一介绍。
1 1.4 MPa蒸汽管线安全阀内漏事件及其影响
河南龙宇热电厂1.4 MPa蒸汽管线上安全阀前期出现内漏现象，由于装置未停车（未到计划检修周期）无法进行安全阀维修和更换；观察运行至2024年1月，该安全阀内漏量逐渐增大，泄漏量约4 t/h，因无法有效隔离，只能采取在线调整安全阀整定压力的形式，同时严密监控一期空分装置分子筛吸附器附属蒸汽加热器上的1.4 MPa蒸汽管线安全阀的运行情况，以实现对蒸汽加热器上蒸汽管线压力的控制和预防性调整，但该安全阀调整后漏量仍继续缓慢增大，1.4 MPa蒸汽管网压力开始频繁波动并下降。在一期空分装置分子筛吸附器附属蒸汽加热器加热过程中，因1.4 MPa蒸汽使用量增大而致蒸汽管网压力降至1.2 MPa，影响一期空分装置的正常用汽，造成分子筛吸附器再生加热不彻底；汽轮机抽气器则因蒸汽压力下降而无法维持抽气器的正常做功，导致汽轮机轮室真空度出现频繁波动及下降等现象。热电厂1.4 MPa蒸汽管线上安全阀泄漏量不断增大，而装置暂无法停车检修，不仅蒸汽量损失巨大，还影响1.4 MPa蒸汽主管网压力，给一期空分装置带来停车风险，对装置运行和员工人身安全均形成重大安全隐患，可能造成巨大的经济损失。为此，须进行尝试和摸索，在不影响一期空分装置汽轮机抽气器和分子筛吸附器附属蒸汽加热器正常运行的情况下，对抽气器主蒸汽管线进行在线切换，即对现有1.4 MPa蒸汽管网进行短暂隔离，以实现对1.4 MPa蒸汽管线上内漏安全阀的维修。
2 汽轮机抽气器主蒸汽系统在线切换难点
若想对汽轮机抽气器1.4 MPa主蒸汽管线上的安全阀进行有效隔离，则需将此条蒸汽管线停运；若此管线停运，一期空分装置分子筛吸附器附属蒸汽加热器和汽轮机抽气器无汽源，汽轮机抽气器立即停运，空分装置压缩机组跳车，一期生产装置将全线停运。若想在一期空分装置汽轮机抽气器和分子筛吸附器附属蒸汽加热器正常运行情况下对1.4 MPa蒸汽管线进行短暂隔离，主要存在如下困难或问题。
1）无有效备用主蒸汽管线。一期空分装置汽轮机抽气器和分子筛吸附器附属蒸汽加热器的主蒸汽同为一路1.4 MPa汽源，而汽轮机抽气器主蒸汽为连续使用，无法停用，周围无其他合适汽源，且蒸汽加热器与汽轮机抽气器间距约100 m，无合适蒸汽汽源可有效将其串联起来；其次，抽气器正常工作时消耗主蒸汽约311 kg/h，若蒸汽流量无法满足，也会导致抽气器无法正常运行。
2）分子筛吸附器停用时间短。分子筛吸附器为程序自动控制，河南龙宇使用的分子筛及氧化铝为高效型，吸附周期为4 h，分子筛加热时长4 500 s，虽然蒸汽加热器为间断用汽，仅在分子筛吸附器加热再生时使用，但可停用时间较短，只有约165 min。
3）汽轮机真空度波动。抽气器主蒸汽的压力与温度对抽气器的做功影响较大，当抽气器主蒸汽压力或温度降低时，蒸汽将无法达到饱和状态，蒸汽管线内会出现带水现象，抽气器做功能力下降，汽轮机轮室真空度将波动及下降，影响汽轮机的正常运行，甚至导致机组跳车等。
4）抽气器有损坏风险。抽气器在主蒸汽的入口侧设置有过滤器，正常运行时可对蒸汽管线内的杂质进行有效滤除，从而保障抽气器内部一级、二级喷嘴的正常运行；若采用其他蒸汽管网供汽，途经其他设施蒸汽携带的杂质可能导致抽气器蒸汽入口过滤器出现破损或损坏，造成抽气器内部喷嘴磨损，影响抽气器的效能等。
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