一起冰机压缩机转速波动的原因分析及处理

黄国祥

（中海石油化学股份有限公司，海南东方 572600）

中海石油化学股份有限公司二期合成氨装置采用美国KBR（Kellogg Brown Root公司）工艺技术，年产450kt，是国内单套生产能力最大的合成氨装置。工艺是用含CH461.7%的天然气作为原料，合成纯度99.98%的液氨产品。装置产生的高压蒸汽（12.00MPa，245t／h）主要用于驱动两台压缩机透平103JT、105JT（合成气压缩机透平103JT 正常耗汽量约163t／h，氨冰机透平105JT 正常耗汽量约78t／h）。

1 事故概述

2009年9月12日以及2010年1月20日二期合成氨装置两次开车过程中，氨冰机透平105JT 均出现转速上涨，高压蒸汽用量大幅度增加，GV 阀全开的现象，见图1、2。同时，合成气压缩机103JECV 阀开度达到85%以上（正常时30%～45%），造成蒸汽系统和氨冷冻系统波动，给装置的稳定运行带来很大风险。

图1 2010年1月20日105J趋势图

图2 2009年9月12日105J趋势图

1.1 波动过程介绍

尿素装置停车之前合成系统运行稳定，105J在2010年1月19日21：35的转速为8 899r／min，尿素停后送冷氨，105J负荷增加，转速增加。1月20日4：14尿素启动高压氨泵304J，105J转速升到9 600r／min，4：24 蒸汽用量从3：50 的80 545kg／h增加到119 921kg／h，105J GV 阀4：09开到100%，同时，103JECV 阀在4：25时开度达到88.4%，造成高压蒸汽系统小幅度的波动，氨分离温度升高，氨冷器130C 的压力和液位出现间断性的波动。

1.2 波动对装置的危害

（1）对蒸汽系统的影响 105JT 高压蒸汽用量增加，造成103J ECV 阀开度大。若103J ECV 阀开度达到100%，高压蒸汽系统将无法实现自动控制。若105JT 高压蒸汽用量继续增加，高压管网压力将降低，从而引起整个蒸汽管网的波动。

（2）对合成回路的影响 进入组合式氨冷器120CF1／CF2的气氨量大幅度增加，105J短时间内无法提供足够的制冷量，造成120C 分离温度上升，分离效果恶化，氨合成塔105D 入口氨含量增加，105D 反应平衡被打破，产氨量下降，合成回路压力上升，严重时会造成合成回路被迫停车。

2 原因分析

逐一排查后确定，造成105J转速上升、蒸汽量增加的直接原因是尿素高压氨泵304J返回120CF2的液氨中带水，水进入冷冻系统，与液氨混合后大量放热，造成120CF2中的液氨大量闪蒸，氨冷冻冰机105J入口压力增加，转速上涨，高压蒸汽用量大幅度增加。

分析主要有以下几方面的因素。

（1）尿素停车后，氨系统压力下降过快，PCV3915／3945现场调节阀未及时调整，造成压差高，密封水进入氨系统，氨溶于水放出了大量的热，随气氨返回到120CF。

（2）304J／JA 停车后，返回阀未关，尿素高压氨泵以及管线中液氨的压力远远高于合成120CF 的压力，造成了大量的气氨闪蒸到120CF。

3 处理措施

3.1 合成装置方面

（1）发现氨冷冻系统含水后，第一时间进行置换操作，氨冷器130C持续排污。

（2）尿素停车时，关界区304J返回阀，开304J之前打开。

（3）304J启动时，尽量减少氨罐冷氨的输送。

（4）在304J启动后返回氨时，不要提前或者大量输送液氨到120CF1 中，尽量储存在149D、120CF2中，可以缓慢输送到120CF1中。

（5）启动304J之前合成方面可以通过降低105J入口压力或者压控控制提前增加105J的负荷。

3.2 尿素装置方面

（1）装置停车，304J／JA 停运后，关闭FIC3026A／B及切断阀，关闭冷、热氨界区切断阀，氨压力高可以通过卸压阀向302F卸压。

（2）停车过程中岗位人员随时注意PCV3915／3945 压差，若氨管线压力下降快、PCV3915／3945压差高，要立即手动关小调节阀，防止过量的水进入氨系统。

（3）在304J／JA 启动前，打开FIC3026A／B，把管道中积存的气氨排尽，可以保证304J／JA 启动后不会有大量气氨返回合成。

4 结 语

通过以上措施，随后的2010年5月10日、2010年10月8日两次装置开停车过程，105J转速、耗汽量稳定，GV 阀开度正常，高压蒸汽管网、氨冷冻系统稳定，没有再出现类似的事故。