谢毅龙

（宁波镇洋化工发展有限公司，浙江宁波315204）

宁波镇洋化工发展有限公司于2006年建成投产，拥有15万t/a离子膜烧碱和12万t/a液氯的生产能力。投产初期采用6台YLJ-2000/3.5型液环式氯压机（纳氏泵）输送氯气，每台纳氏泵平均运行功率为185 kW，年耗电约888万kW·h。因硫酸腐蚀和气液冲蚀等原因造成纳氏泵抽力下降，平均每半年需更换一次泵盖、泵壳和叶轮等过流部件，零配件及检修费用每年约50万元。为节能减排，降低生产运行成本，根据国内氯碱装置氯气输送设备使用情况，对现有氯压机系统进行改造，将纳氏泵改为离心式氯压机（透平机）。

1 透平机选定

1.1 透平机输送能力、出口压力和电机功率的选定

镇洋氯碱装置现有6台离子膜复极电槽，每小时氯气产量按最高运行电流15.5kA计算，为1.323× 15.5×（144×4+142×2）÷71×22.4×96%=5 340（m3/h）。为保证装置的安全平稳运行，此次改造采用透平机2开1备代替6台纳氏泵，单台透平机输送能力按氯气产量加上20%的调节富裕量计算，为：5 340× 1.2÷2=3 204（m3/h）。

为不影响氯碱装置平稳运行，此次氯压机改造为纳氏泵逐台改造、透平机逐台投运，其中，首台透平机将与纳氏泵并联运行，而纳氏泵出口压力为0.25 MPa（A）左右，为防止透平机出口压力过高，造成纳氏泵出口憋压、抽力下降，选定透平机出口压力为0.25～0.30 MPa（A）。

为最大限度地利用原有200 kW电机的电缆、软启动等配套设施，将所选透平机电机功率限定为200 kW。

1.2 透平机型号、规格和结构的确定

通过与氯气透平机生产厂家技术交流和询价比价，最终选用国产的LYJ-3200/0.28型透平机3台，主要技术参数为，吸气能力3 200 m3/h；排气压力0.28 MPa（A）；电机型号Y-315L1-2/200 kW；冷却水消耗33 t/h；密封气消耗20 m3/h；仪表空气消耗4.5 m3/h。

此透平机由电机、增速箱、压缩机、氯气冷却系统、润滑系统和控制监测系统组成，是电机驱动的二级离心式氯气压缩机。采用集成式整体设计，将电机、增速箱、压缩机与油润滑系统集成在同一个公用机组底座上。

电机采用200 kW、2 900 r/m普通电机，经增速箱提速后，将压缩机增速至22 065 r/m。压缩机采用单轴悬臂两级水平剖分设计，巴氏合金滑动轴承支承。密封系统采用三腔迷宫式抽充气结构，用干燥氮气作为密封气，防止气中含水过高造成过流部件腐蚀；与抽气管保持6～10 kPa正压差，防止氯气泄漏与润滑油反应，影响润滑油性能。

氯气首先进入压缩机一级压缩，升压后，进入一级氯气冷却器冷却，再进入第二级压缩，经二级氯气冷却器冷却后，送往后序装置。氯气冷却系统采用2台列管式冷却器，经防结水垢涂层处理，单独设置在主机旁边，每台冷却器换热面积为70 m2，冷却水自循环水系统总管引入，调节供水压力小于氯气压力，采用无压回水，用pH计实时监测回水pH值以确定换热器有无氯气渗漏。

润滑系统由油箱、电加热器、主油泵、副油泵、油冷却器、过滤器组成。主机底座与油箱焊成一体，主机起动前，采用副油泵（电动油泵）提供润滑，主机运行油压正常后采用主油泵（轴头油泵）供油润滑，油压控制为0.18（±0.02）MPa，油温控制为30～40℃。

透平机组的监测控制系统由测温、测压、轴振轴位移监测，氯气回流控制、轴封气压控制、防喘振及跑氯控制保护系统组成。机组的运行、调节、控制和监测采用PLC控制，与主装置DCS建立通信，保持不间断监控。

2 氯气压缩工艺系统改造

为使氯气压缩工艺系统符合透平机氯气压缩的要求，需对原纳氏泵氯压系统进行改造。为保证进透平机氯气的含水量＜200×10-6且无酸雾，在原氯气干燥系统出口与透平机进口之间，增加美国孟莫克酸雾捕集器1套。拆除纳氏泵及底板，将其砼基础找平，预装地脚螺栓，安装透平机，找正灌浆。拆除浓硫酸冷却器和气液分离器，将其砼基础找平，预装地脚螺栓，安装氯气冷却器，找正灌浆。增加80 m3砼集水池1个，收集氯气冷却器回水，用离心式铸铁泵送至循环系统回水管。在透平机附近建造电仪控制间，与主装置DCS建立通信，实现实时监控。每台透平机组安装氯气回流、防喘振、密封气、跑氯共4组气动调节阀，安装氯气、氮气、润滑油、压缩机和电机各系统各类变送器共19台、安装现场仪表共10台。

3 氯压机改造费用

氯压机改造费用主要由以下内容组成。

（1）3台透平机组，包括主机、电机、电仪控制柜、机组本体仪表、冷却器、衬四氟金属波纹管和随机备件。

（2）酸雾捕集器壳体1台、美国孟莫克酸雾捕集器元件3个。

（3）配套仪表：气动调节阀、压力表、压力变送器、温度计、热电阻、自力式调节阀、pH计和通信电缆。

（4）电仪控制间和循环冷却水回收设施建造：电仪控制间、集水池、集水泵和引水罐。

（5）管道、阀门、法兰、紧固件、垫片、护套管、电缆架等安装材料和机电仪管道安装费。

（6）其他费用：压力管道设计费、培训费、动力电缆采购和润滑油采购费等。

综合以上各项费用，氯压机改造总费用为526.7万元。

4 氯压机改造技术经济评价

本次氯压机改造项目3台透平机陆续投运后，排气压力控制为0.30MPa（A），电机运行功率为200kW，2台透平机并联运行能满足15万t/a离子膜烧碱装置的运行要求。

在氯压机改造前，采用6台纳氏泵输送氯气，每台纳氏泵平均运行功率为185 kW，总功率为1 110 kW。氯压机改造后，每台透平机平均运行功率为200 kW，总功率为400kW，相比纳氏泵每小时节电710kW·h。按全年运行8 000 h计算，节电568万kW·h，按电价0.56元/kW·h计算，节约电费318.08万元。

此次氯压机改造项目总费用为526.7万元，按所节约的电费计算，静态投资回收期为1.66年。此外，通过氯压机改造，每年可节约纳氏泵检修费用50万元，降低浓硫酸消耗，同时提高氯气液化温度、降低液化能耗。

5 结语

本次氯压机改造工作自2011年4月以来，历经项目调研、可行性研究、工程设计、项目施工、试车验收等阶段，到2012年3月，第三台透平机安装投运，历经1年时间。改造工作完成后，透平机组运行能力满足了15万t/a离子膜烧碱装置的运行要求，达到了预期效果。在改造过程中，机、电、仪、工艺各专业和设备所在工段准备工作充分、考虑周密，纳氏泵系统的停车拆除和透平机的安装投运均未影响氯碱装置的安全稳定运行，完全做到无缝对接。但透平机运行过程中也存在一些问题：在6台电槽电流为15.5kA负荷条件下，透平机及氯总管各回流几近全关，电机在额定功率附近运行，这就要求岗位操作人员及时调整、精心操作，以避免电机超负荷运行；因进油冷却器循环水处于系统末端，循环水压力偏低、水量偏少，在夏季，循环水温度将上升，增速箱油温将超出45℃的控制高限，为了透平机组的安全稳定运行，平稳渡夏，油冷却器应增加冷冻水冷却。