壳牌煤气化装置激冷气压缩机问题及对策

2010-10-20李孟安朱白钦牛玉奇

河南化工 2010年16期

关键词：冷气气源跳车

李孟安 ,朱白钦 ,牛玉奇

(河南龙宇煤化工有限公司 ,河南永城 476600)

壳牌煤气化装置激冷气压缩机问题及对策

李孟安 ,朱白钦 ,牛玉奇

(河南龙宇煤化工有限公司 ,河南永城 476600)

结合本项目的激冷气压缩机,从压缩机的选型、安装调试及运行方面进行了全面的阐述,详细分析了压缩机从安装到试车所发生的问题,并提出了解决措施,希望对类似装置的压缩机的安装调试及运行有一定的借鉴意义。

激冷气压缩机 ;壳牌煤气化 ;安装 ;解决措施

激冷气压缩机在壳牌煤气化装置中属于核心设备,壳牌煤气化工艺在目前各类气化工艺中冷煤气效率最高,可以达到 83%。系统采用激冷流程,将粗煤气温度降至 900℃以下,而后利用换热器回收高位热能,副产过热蒸汽,用以驱动甲醇的合成气压缩机。其激冷流程如下:在湿洗和干法除灰后,按温度控制比例抽取粗煤气,混合后的200℃煤气,经激冷气压缩机加压后送至气化炉激冷段,与从气化反应室出来的1500℃的高温煤气充分混合,将其温度迅速激冷至 850～900℃。煤气经激冷后,气相中的液态渣全部以干灰或固体颗粒存在,从而具备了进行间壁式换热的条件。

1 激冷气压缩机机组的结构形式

我公司激冷气压缩机采用德国西门子 (KK&K)设计制造的单级悬臂离心式机组,其型号为R39K63,由变频调速电机驱动,主要由变频调速电机、增速箱、轴承箱、压缩机、润滑油系统和干气密封系统组成。压缩机还设有轴振动、轴位移、超温跳车联锁及防喘振系统。压缩机径向轴承采用可倾瓦轴承,四块等距离地装在轴上,能保持转子运行稳定,轴承瓦块工作面上浇有巴氏合金。

2 机组主要性能参数

2.1 激冷气压缩机参数 (见表1)

2.2 电机参数 (见表2)

表1 激冷气压缩机参数

表2 电机参数

2.3 齿轮箱参数 (见表3)

表3 齿轮箱参数

3 压缩机组出现的问题及解决措施

3.1 设计安装时出现的问题

在压缩机安装前检查时,发现压缩机随机带的进、出口膨胀节的规格型号和设计院提供的规格型号不符,随机带的是轴向型膨胀节,伸长量无法限制,而设计院提供的设计为大拉杆型膨胀节或压力平衡型膨胀节。经与 KK&K公司技术人员确认协商,将出口膨胀节更换为大拉杆型膨胀节,解决了该问题。

压缩机在配管时,发现设备上没有提供干气密封系统 80℃冷氮气一级密封取压管口和 225℃热氮气取压管口的连接管口。经制造厂家技术人员确认协商,将两个取压管口合并为一个,并确定在压缩机出口管道处加工取压管口,作为连接管口。

3.2 调试及运行中出现的问题

3.2.1 油系统设计不合理的问题

在激冷气压缩机组油系统冲洗时,高位油箱注满油后,油站油箱液位比最低液位低 100 mm,压缩机组无法开车,而油泵停后从高位油箱回到油站油箱需要 8～9min,回油时间较长。

分析原因:高位油箱设计不合理,造成高位油箱储油量过大。

采取的措施:对高进行改造处理,将油箱油量控制在 300 L左右,回油时间 6min左右。经过对比讨论,在高位油槽上动火,将管道的溢流口向下移动350 mm,解决了油系统设计不合理的问题。

3.2.2 压缩机轴振动大的问题

压缩机轴振动的跳车值最初设计为 88μm,调试期间,压缩机轴振动较高,保持在 70～80μm,压缩机厂家技术服务人员也不知原因何在,将压缩机转子送外厂做动平衡后仍未见效,后来为了开车,压缩机厂家将振动的跳车值提高到 120μm,维持运行。经过一段时间的运行,压缩机振动越来越大,并且止推轴承温度超过报警值,停车打开其轴承箱检查,发现止推轴承磨损严重。技术人员对止推轴承受力面积进行计算,根据计算结果,分析原因是止推瓦块受力面积设计较小,须增加止推瓦块受力面积,于是将原来的8块止推瓦块增加到 12块;改造后压缩机振动大大降低,一般在 20～30μm,运行稳定。引起压缩机振动大的硬伤已解决,但随着运行时间的延长,机组轴振值依然逐渐升高,达到 70～90 μm,而且还有上升趋势,严重影响机组的正常运行。

分析原因:因压缩机的气源为 S1501和 C1601出口的粗煤气,粗煤气中含有一定灰分和水蒸气,随着运行时间的延长,一些有黏结性的细灰黏结在压缩机的叶轮上,打破了叶轮的平衡,引起振动。

采取的措施:①开车时尽快提高压缩机入口温度至正常操作温度;②正常运行时尽量控制压缩机入口温度高于 200℃,延缓叶轮积灰;③停车后不能立即停止压缩机,而用干燥、洁净的氮气将管道中的粗煤气置换干净;④利用停车机会对压缩机叶轮清灰,恢复叶轮的动平衡。

3.2.3 压缩机入口过滤器易堵、压差高和滤芯腐蚀严重的问题

激冷气压缩机入口管道原始设计安装的是碳钢管道,合成气中 H2S对碳钢的腐蚀严重,特别开停车时经过压缩机入口管道的气体温度较低,加剧了腐蚀的程度,产生了一定量的锈皮,随着激冷气压缩机升速,激冷气量增加,锈皮被吹掉,然后被带到压缩机入口过滤器处,致使从管道脱落的锈皮将过滤器滤孔堵塞,造成压差升高。随着压缩机入口过滤器压差增高,激冷气量越来越小,气化炉被迫降负荷运行,最终造成气化装置停车。

经过分析,最好的解决措施是将激冷气压缩机入口前的碳钢管道全部更换为材质为CS内衬Inconel8825的管道,由于材料到位需要一定的时间,目前采取的解决措施:①在压缩机入口过滤器下部增加带盲法兰的直管段,气流中的固体夹带物经滤网阻隔后,会落入盲管,有效缓解过滤器压差上涨过快的趋势。②原设计过滤芯为碳钢材料,改造为镍基合金 Inconel8825材质。③增加压缩机入口管线的伴热,尽量提高合成气的温度,减少冷凝、降低腐蚀程度。目前,这三项改造已实施,并且有效地减缓了压缩机入口管道的腐蚀速度,待压缩机入口材质更换后,可彻底解决此问题。