氯气压缩机组运行总结

付信忠

（山东阳煤恒通化工股份有限公司化工厂，山东 郯城 276100）

山东阳煤恒通化工股份有限公司 （以下简称阳煤恒通）40万t/a离子膜烧碱项目一、二期各20万t/a装置分别于2011年7月1日和2012年4月25日顺利投产运行。氯气输送设备选用4H-3/4100型国产氯气透平式压缩机。该压缩机运行一年多来，各项指标总体平稳，综合效益显著。

1 氯气透平机的规格和性能

1.1 氯气压缩机技术参数

标况流量：4 100 m3/h；

适用烧碱产量：10万t/a；

氯气进口温度：20～30℃；

氯气进口压力（绝压）：0.085 MPa；

氯气含水：≤100×10-6；

氯气出口压力（绝压）：0.38 MPa；

电机功率：355 kW；

高速轴转速：10 450 r/m。

1.2 氯气压缩机结构特点

氯气压缩机为单吸三段三级离心式结构，机组设段间冷却器、出口冷却器。压缩机、增速器和驱动电机布置在同一公共底座上，由1台电机通过增速器驱动。辅助设备主要有油站、氯气冷却器及相关的仪表、阀门等。

1.3 氯气压缩机工作原理

氯气压缩机是一种多级离心式压缩机，其工作原理是借助叶轮的高速旋转所产生的离心力对氯气做功，把叶轮旋转的机械能转化为动能，使气体流速得到提高，气体在流经扩压器和蜗壳时，速度降低，气体的动能转化为静压能，使氯气压力升高，满足工艺使用要求。

1.4 氯气压缩机优缺点

优点：单台容量大能耗低效率高节能效果显著；性能参数稳定调节范围大适应性强；运行操作维护简单，维修费用低。

缺点：操作要求高，氯气含水≤100×10-6，无酸雾夹带；润滑油系统、氯气冷却及密封保护气指标要求严格；操作过程严禁喘振工况出现。

1.5 氯气压缩机主机结构

（1）压缩机缸体为水平剖分式铸造缸体，进出口接管全部向下，下半缸体中分面处向两侧伸展出4个支腿，支撑在台板上，下半缸体还设有定位键，以保证横向和纵向的定位，缸体材料为HT250。

（2）压缩机转子由主轴、3个叶轮、推力盘、轴位移盘及气封套组成，第二级叶轮采用反向安装，并置于第一级叶轮的对称位置，既可以平衡部分轴向力，又便于密封。叶轮为铣制叶片焊接结构，材料选用镍铬钼合金钢，以满足叶轮在高速旋转下的高强度要求。在各级叶轮间装有无叶扩压器及蜗壳，第一、二级蜗壳为圆形截面，切向进气；第三级因位置所限，采用中线进气。

（3）叶轮口环和级间密封为迷宫密封。轴端密封为带充抽气式的三腔迷宫式疏齿密封。注气压力用差压变送器控制，其压力比平衡腔压力高5～7 kPa。该密封既能阻止氯气外泄，又可控制注气及抽气的气量在合理的范围内。为了防止氯火的产生，密封片采用高熔点镍片，其相应位置上的轴套也采用了较高熔点的镍铬合金。

（4）油站包括集装式润滑油油站、高位油槽及其内部的连接管道。集装式油站集油箱、油泵、油冷器、油过滤器、监控仪表、控制仪表及其连接管线组装在一个公用底座上组成。油箱采用不锈钢材料制造，带电加热装置，能使油箱内的油温在6 h内从最低环境温度加热到规定的开车温度。油箱顶部设有充氮气节流孔板，氮气耗量5 m3/h。双联的油冷却器及过滤器设连续流切换阀，在不停机的情况下，可进行切换检修，并且在切换时无压力波动。

2 氯气压缩机运行中出现的问题、原因分析及解决办法

2.1 主机喘振

阳煤恒通化工离子膜装置自开车以来氯气透平机组也曾发生机身震动加大、氯气出口力波动和主机电流剧烈波动的情况。究其原因是氯气透平机喘振造成的。这种喘振极易造成主机震动加大、高速转子失稳、压缩机排气时有时无，如不采取有效措施，会造成严重的后果，甚至整套机组都可能报废。

为了防止氯气压缩机进入喘振工况，采用了氯气压缩机的防喘振调节系统：该系统采用旁路回流调节方式，即把第三段冷却器出口的部分氯气引至氯气压缩机的一段进口。回流量由氯气出口总管的流量决定，流量信号装置是安装在总管上的孔板，其压差信号经电气转换器转换成气动信号，自动调节回流旁路上的气动隔膜调节阀的开启程度，同时，当出口总管流量降至给定流量80%时报警。流量的调节范围为给定流量的70%～80%，流量的调节范围为1 640～4 510 m3/h，该调节方式虽然降低了一些机组效率，但简单实用，比较可靠。

2.2 中冷器泄漏

氯气压缩机组为单吸三段三级压缩，氯气进入压缩机进口前的温度一般为30℃以下，一级压缩后氯气温度上升至98℃。为防止氯火的产生，保证压缩机输气能力，每级压缩以后的氯气都必须进行冷却。氯气压缩机组配有3台立式列管式氯气中间冷却器，简称中冷器，分别冷却经一级、二级、三级压缩后的氯气。将透平机叶轮压缩产生的热量带走，降低氯气温度和体积，提高氯气压缩机打气量。

中冷器泄漏是氯气压缩机运行过程中不常见的故障，可一旦出现，泄漏就会造成压缩机进水、叶轮、密封腐蚀、一段中冷器报废的后果。出现这样的事故有 3 方面的原因［1］。

（1）中冷器管材、板材、焊接等品质有问题，该公司选用的中冷器设计压力为壳程0.4 MPa，管程0.3 MPa，材质是Q345R，换热面积为175.6 m2。氯气走壳程，冷却水走管程，水路为双流程设计，各级氯冷回水管上均设有有效氯检测点。保证中冷器品质。

（2）氯气中水含量超标，造成中冷器列管管壁、管板被腐蚀。为降低氯气中的水分、酸雾对中冷器列管管壁、管板被腐蚀，该公司选用孟山都除雾器，粒径大于1 μm的水雾全部被除掉，粒径小于1 μm的去除率超过99.3%，有效去除雾状氯水，降低了硫酸消耗，同时防止氯水夹带的盐雾进入填料塔和泡罩塔，与硫酸接触生成硫酸盐结晶。为了有效监控氯气中的水分，该公司采用在线分析和手工分析相结合的检测方式，以在线分析为主，在线分析氯气中含水质量分数控制为0.003 5%～0.00 60%。手工分析为辅助，手工分析氯气中含水控制在0.010%～0.015%。为保证氯气含水合格，通过提高浓硫酸的使用量，保证Ⅰ填料塔稀硫酸质量分数为80%以上等措施，保证了氯气含水在控制范围内。目前在计划检查、检修中发现，氯气压缩机的大盖及相应的管道光滑如新，没有腐蚀的痕迹。

（3）在循环水处理过程中由于除垢剂投加过量，而缓蚀剂加入量不足，导致循环水呈弱酸性。弱酸性的循环水长期运行也会造成中冷器腐蚀。因此，必须严格控制循环水的pH值为中偏弱碱性，避免碳钢材料的管道、设备腐蚀。

2.3 轴位移、轴振动超标

轴位移和轴振动是氯气压缩机组运行正常与否的重要指标。

轴位移是指主机运行中轴向力控制的转子平行位移数值。造成轴位移超标的主要原因是氯气压缩机出口压力过高、润滑油品质差等。轴位移超标常常导致高速旋转的转子与固定元件相碰擦，极有可能造成压缩机损坏。

轴振动是指机组运转时，转子由于挠性引起的径向振动。轴振动超标的原因是转子变形、转子的同心度没找准或转子的动平衡性能差等。另外，润滑油品质、机械杂质多、油被氯气污染等都会造成瓦块磨损，瓦温升高，严重的还会造成磨损，最终也会使轴振动超标。

为此，阳煤恒通在严格工艺指标、提高氯气压缩机组装配品质、使用优质润滑油的前提下，通过采用氯气压缩机主机的轴位移、轴振动监控系统，在前轴端及前、后轴承处分别设有轴位移和轴振动传感器，监控主轴的位移和振动。当轴位移大于0.125 mm时，自动报警；轴位移大于0.3 mm时，连锁停车。前后轴承处的振动大于0.038 mm时，报警。以上措施取得了较好的效果。

2.4 搞好业务培训，提升操作维修水平

（1）离子膜法制碱技术工艺先进，自动化程度高，装置连联锁保护多，为切实做好项目开车，在项目建设的同时，派员到其他离子膜生产先进企业学习培训。培训结束后，所有人员都参与了装置的拆检吹除、试压试漏、单机和联动试车全过程，业务能力得到进一步巩固和提升，培养了一批熟练的操作和管理人员，保证了离子膜装置的顺利开车。

（2）保证检修质量。加强维修人员“四新技术”的学习，特别注重新设备的构造、操作控制以及拆检等技术的学习，保证检修质量，杜绝对氯气压缩机出现的问题发现不及时、故障判断不准和装配质量不高的情况发生。

（3）搞好设备的润滑和计划检修。在提高氯气压缩机检修质量的同时，通过将压缩机检修周期由原来的半年调整为3个月，以及搞好压缩机润滑油的管理，减少计划外停车次数，降低频繁开停车对轴瓦的磨损等措施，大大地延长了氯气压缩机的运行周期。

（4）定期检查、严格控制。根据氯气压缩机运行实际情况，通过定期对氯气压缩机进行检查，定期进行润滑油油脂分析；严格控制氯含水，密封氮气压力，控制好密封气抽气压力；严格压缩机油压和油温控制等措施，保证了氯气压缩机的长周期安全稳定运行。

［1］杨志猛.3H-3/4500氯气压缩机组运行总结.氯碱工业2012，（9）：19-12.