付杰，张志广
（晋控金石化工集团有限公司石家庄循环化工园区分公司，河北 石家庄050000）
［摘 要］晋控金石化工集团有限公司石家庄循环化工园区分公司一期180 kt/a合成氨装置设有1台汽轮机拖动的离心式氨合成气压缩机。2024年5月20日开始，随着气温的升高，循环水上水温度大幅升高，机组润滑油冷却器（油冷器）的换热效果明显下降，致使汽轮机径向瓦轴振值持续偏高，严重制约机组的安全稳定运行及系统的高负荷生产。为此，基于机组内部循环水路，在系统不停车的情况下先后提出并实施了油冷器增加循环水量与降低油冷器循环水上水温度两项技改措施——2024年5月25日，上组油冷器增设独立的循环水上水/回水管线以增加循环水量，未能达到预期效果；2024年6月3日，上组油冷器循环水上水（管线）新增氨冷器（利旧设备）以降低循环水上水温度，效果明显，实现了夏季高温季节氨合成气压缩机组的稳定运行，最大程度地释放了合成氨装置的产能。并对本次改造的经验教训进行了总结。
［关键词］氨合成气压缩机组；油冷器换热异常；汽轮机径向瓦轴振值高；增设循环水管线；新增氨冷器；运行情况；经验教训
［中图分类号］TQ051.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）06-0053-04
0 引 言
晋控金石化工集团有限公司石家庄循环化工园区分公司一期180 kt/a合成氨装置设有1台离心式氨合成气压缩机（氢氮气压缩机，一开无备），压缩机型号为2BCL528+3BCL459，生产厂家为沈阳鼓风机（集团）有限公司，设计工艺氢气最高流量为65 000 m3/h；压缩机设有低压缸和高压缸，低压缸出口压力6.426 MPa，高压缸出口压力14.88 MPa；低压缸和高压缸分别设有4个径向瓦温度测点、4个推力瓦温度测点、4个轴振测点、2个位移测点，径向瓦/推力瓦温度高限为105 ℃、轴振值高限为63.5 μm、轴位移高限为±0.5 mm；另外，还设有一路低压缸防喘振管线、一路高压缸防喘振管线以及循环段防喘振管线，起到调节机组负荷及防喘振的作用。氨合成气压缩机组汽轮机型号为HNK25/36，生产厂家为杭州汽轮机股份有限公司，汽轮机额定转速11 485 r/min，额定蒸汽耗量42.8 t/h，动力蒸汽压力8.3～9.3 MPa、温度500～540 ℃；汽轮机设有2个径向轴瓦温度测点、4个推力瓦温度测点、4个轴振测点、1个轴位移测点，径向轴瓦/推力瓦温度高限为105 ℃、轴振值高限为42.4 μm、轴位移高限为±0.56 mm。
一期180 kt/a合成氨装置2014年5月30日投产以来，氨合成气压缩机组整体运行情况较好。2024年5月20日开始，随着气温的升高，循环水温度随之升高，厂内循环水上水温度升至30 ℃后，氨合成气压缩机组润滑油冷却器（油冷器）的换热效果明显下降，润滑油温度不断升高，油冷器出口润滑油温度由平时的约33 ℃涨至约37 ℃，致使汽轮机径向瓦轴振值持续偏高——前、后径向瓦轴振测点（VISA62961B、VISA62962B）示值由平时的约37 μm涨至44 μm以上，超过报警值42.4 μm（联锁值为62.2 μm），且随着系统负荷与机组转速的提高，轴振值还在持续上涨，严重制约机组的安全稳定运行及系统的高负荷生产。为此，经分析与探讨，基于机组内部循环水路，在系统不停车的情况下先后提出并实施了增加油冷器循环水量与降低油冷器循环水上水温度两项技改措施，通过不断尝试与总结，最终通过单独引入循环水与新增氨冷器的技改降低了氨合成气压缩机组油冷器循环上水温度，成功解决了夏季循环水温度高对氨合成气压缩机组运行的影响，满足了系统高负荷生产所需。以下对有关情况作一介绍。
1 氨合成气压缩机组油冷器换热异常概述
本氨合成气压缩机组润滑油站共有2台油冷器（并联运行，两开无备），共用一路循环水上水和回水总管，循环水从总管上引出支路分别送往（1台）上组油冷器和（1台）下组油冷器，油冷器将油箱送出的润滑油降温后送往机组各有关部件。实际生产中，油冷器出口润滑油温度控制在31～33 ℃时有利于降低氨合成气压缩机组汽轮机径向瓦轴振值，保证机组稳定运行。但2024年5月下旬以来，随着环境温度的升高，循环水上水总管温度不断上涨，油冷器换热效果下降，导致油冷器出口润滑油温度普遍在35 ℃以上，造成氨合成气压缩机组汽轮机径向瓦轴振值超过报警值，带来严重的安全隐患，制约机组的运行负荷（2024年之前的每年夏季，油冷器出口润滑油温度超过37 ℃时，满负荷运行期间VISA62961B、VISA62962B有时也会出现超过报警值的情况，机组负荷也会受到制约），仅能达到设计负荷的75%，装置负荷严重偏低，吨氨生产成本增高，经济效益明显下滑。为此，亟需改善油冷器换热状况，降低油冷器出口润滑油温度。
2 前期优化改造及其反思
针对油冷器循环水管线的设置现状，起初认为是循环水量不足导致油冷器换热效果不佳，故前期优化改进的重点放在增加循环水量方面。遵循投资小、工期短、见效快的原则，将2台油冷器（上组油冷器、下组油冷器原设计循环水量均为21 t/h）共用的循环水管线改成两路，即单独增设上组油冷器的循环水上水管线（DN100，150LB）及回水管线（DN100，150LB），原上组油冷器分支的循环水管线（DN100，150LB）利用盲板隔绝，下组油冷器独自“享用”原循环水上水及回水管线，上组油冷器和下组油冷器循环水量理论上均可达到42 t/h。简言之，通过增加上组油冷器+下组油冷器总循环水量来提高油冷器的换热效果，以实现降低油冷器出口润滑油温度的目的。现场勘察，此新增的循环水管线可从相邻的氨压缩机框架二层中组氨冷器的循环水上水及回水管线引出，且当前中组氨冷器处于停用状态，随时可以施工，不会影响一期合成氨装置的正常运行。
2024年5月25日上组油冷器单独增设循环水上水及回水管线改造完成并投用后，油冷器出口润滑油温度仅下降了0.2～0.4 ℃，无明显变化，未能达到预期效果，换言之，增加循环水量的方法未能奏效。那么，局部降低循环水温度会否奏效呢？有了这一想法后，便开始利用上/下游系统的关联性进行思考与研究。有了前期新增循环水管线技改的铺垫，尝试增设1台氨冷器，对上组油冷器的循环水上水进行降温，即通过氨冷器冷却循环水上水的方式提高上组油冷器的换热效果，从而降低油冷器出口润滑油温度。
3 新增氨冷器技改
3.1 技改思路
更多内容详见《中氮肥》2025年第6期