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空分汽轮机真空度低的原因分析及措施

[日期:2014-04-14] 来源:《氮肥信息》  作者:李瑞芹 王勇 王宇宙 [字体: ]

兖矿国宏化工有限责任公司50 t/a甲醇配套建2KDONAr-30000/15000/1100型空分装置。空气压缩机组选用多级透平式,由2台压缩机组成,分别安装在汽轮机的两侧,由汽轮机驱动,其中空压机与汽轮机同轴连接,增压机与汽轮机之间有增速箱。

反动式HNKS50/63/28型汽轮机由杭州汽轮机股份有限公司设计制造,采用多级全凝式设计。高压蒸汽(8.83 MPa535 ℃)经隔离阀、速关阀、调速汽阀进入汽轮机内膨胀做功,做功后的负压蒸汽排入凝汽器,被冷凝为水并形成一定真空度,冷凝水用冷凝液泵送出界区。为了维持凝汽器的真空,设有射水式抽气器,抽出其中不凝气。

为提高汽轮机效率,要求汽轮机排汽压力小于0.04 MPa(A)。一般情况下空分车间汽轮机排汽压力控制在(0.02±0.005MPa(A),为防止出现安全事故,汽轮机排汽压力大于 0.07 MPa(A)后机组设有联锁跳车。但自空分运行以来,2套空分的汽轮机多次出现真空度下降甚至因此跳车的情况。为此,进行了原因分析,并采取了解决措施。

1.凝汽器换热面积不足

当蒸汽压力、温度下降时,汽轮机耗汽量增加,超出凝汽器设计凝汽能力;凝结水泵打量下降,引起热井液位升高,淹没部分列管,导致凝汽器换热面积下降。这两种情况都会导致汽轮机排气不能及时冷凝,最终造成真空度下降。

2.凝汽器循环水量下降

1)因空气压缩机级间冷却器存在漏点或空冷塔塔底未建立正常液位,大量空气通过循环水回水管线进入凝汽器;凝汽器循环水回水高点排气设计偏小,不能及时把空气排出,造成凝汽器循环水进水流量迅速降低,汽轮机真空度迅速下降。措施:在凝汽器循环水回水高点增加DN150排气管,并处理压缩机级间冷却器漏点。

2)凝汽器列管逐渐被凉水塔填料、铁锈等杂物堵塞,循环水上水流量逐渐下降。措施:通过降低循环水温度可维持真空度。

3)凝汽器循环水隔板脱落,循环水走短路。措施:根据运行情况,可停车恢复脱落隔板。

3.抽真空系统故障

我公司汽轮机抽真空装置(设计抽干空气能力20 kg/h)采用射水抽气,由1个水箱、2台射水泵、2个射水抽气器组成,部分未冷凝的蒸汽或不凝气通过抽气器排出,辅助维持真空环境。该类型抽真空装置具有运行周期长、抽气能力强的特点,但在试车及运行过程中出现过以下问题。

1)射水泵出口止回阀卡涩。正常情况下射水泵一开一备,泵出口压力及流量直接决定抽气能力的高低。但在实际射水泵倒泵过程中,一旦备用泵停掉,真空度就会快速下降。巡检发现运行泵出口压力下降后停运泵却仍在高速旋转。经确认是停用泵出口止回阀卡涩,起不到止回作用,水从停用泵倒流回射水箱。措施:关闭停用泵出口阀后,真空度逐渐恢复正常。

2)抽气器水系统异常。射水泵的水源由射水箱储存供应,正常情况下,射水箱补水阀微开,在保证射水箱始终处于满水状态下有少量溢流。公司出于节能减排考虑,要求根据射水箱液位定期给射水箱补水,但因巡检不到位,射水箱水位持续下降,使射水泵出力下降,真空被破坏。措施:把射水箱水位远传至控制室,并设置声光报警,避免了因射水箱水位问题导致真空度下降,减少了废水排放。

3)射水箱原设计用水为脱盐水,后改用循环水,但期间因循环水加药过程中未及时加消泡剂,导致泡沫增多,引起真空度下降,同时随着射水箱内储水循环时间增长,水温逐渐提高,水经射水抽气器喷嘴后部分气化,影响抽负能力。综合考虑后,将水温控制在45 ℃。

4.真空系统存在泄漏

1)大气安全阀漏气

和汽轮机凝汽器相连的大气安全阀是汽轮机的保护装置,用来保护凝汽器和汽轮机的排汽管。为确保其严密性,从凝结水泵出口引1路水密封其结合面,回水通过6#疏水管进入疏水膨胀箱。在开车初期,若密封水量过低起不到密封作用,空气通过大气安全阀进入凝汽器,造成真空度下降。另外,大气安全阀下有手轮,主要用于机组停车时快速破坏真空度,减少机组惰走时间,再次开车时若确认不到位或手轮未旋出,大气安全阀阀芯和阀座不能紧密贴合,真空无法建立。

2)轴封系统泄漏

为防止空气通过汽轮机两端漏入排汽缸而造成真空度下降,在汽轮机两侧设计有充汽式迷宫密封。密封汽源为2.5 MPa375 ℃过热蒸汽,蒸汽充入迷宫密封大部分排入凝汽器,少部分通过轴封排气管排出。若投用过多轴封蒸汽,则会造成排汽缸负荷增大,排汽温度、压力升高,真空度下降;反之,则起不到密封作用,空气进入排汽缸。不凝气含量升高,超过抽气器处理能力,最终导致真空度下降。正常情况下以轴封排汽管微冒汽为最佳。

3)凝汽系统泄漏。

因检修质量不高或工艺操作不当等原因造成部分法兰密封面密封不严,空气通过密封面进入凝汽器造成真空度下降。此外,凝结水泵入口压力一般在0.05 MPaA),若入口导淋未关闭,则空气会漏入,破坏真空度。此外,该汽轮机在运行中还曾因输水膨胀箱出现漏点而使真空度快速下降,导致机组跳车。与疏水膨胀箱相连的有6根输水管,除6#阀大气安全阀密封水回水应保持常开外,其余5个疏水阀在机组达到额定转速后都应关闭,但在操作中却漏关了4#阀轴封蒸汽疏水,导致机组在开车运行5 d后疏水膨胀箱因严重冲蚀形成1个Φ70 mm的漏洞,真空度在5 s内从0.02 MPaA)快速下降至0.07 MPaA),机组联锁跳车。措施:对2套空分装置汽轮机疏水膨胀箱进行补焊,并加厚薄弱点;制定严格的开车确认规定。

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