全厂停电事故中空分装置的处理方法

2014-12-25郭贯辉王秀娟曹永新

低温与特气 2014年1期

郭贯辉，王秀娟，曹永新

(大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司空分分厂，内蒙古多伦 027300)

大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司空分分厂是由三套KDON_58000/97500型装置构成，配套设备有三台SVK25－3S型上塔氮压机、三台B300_7.93/4.38型下塔氮压机、两台MW_173/3.93_81.5型活塞式压缩机、三台螺杆压缩机(#1、#2为空冷、#3为水冷)、一个300 m3液氧贮槽、一个300 m3液氮贮槽(含一台VP8/270/6L_3.4C/0 CB WB 液氮泵)、一个 2000 m3液氮贮槽(含两台VP8/270/6L_3.4C/0 CB WB液氮泵和一台单级离心液氮泵)、一个100 m3液氮自增压贮槽和一台800 kW的柴油发电机。KDON_58000/97500空分装置流程采用一拖二机组、分子筛净化吸附、增压透平膨胀制冷、上下塔主冷分体式、氧氮双泵内压缩流程，一拖二机组采用全凝式汽轮机，乏汽采用十台变频风机双排单侧进气的直接空冷系统。

1 事故发生过程

事故发生前#1、#2空分装置正常生产，#3装置汽轮机电动盘车运行，同时附属的#1、#2低压氮压机、压力氮压机和2000 m3#1事故液氮泵运行。6月29日19:20控制室照明突然变暗，检查装置发现空冷器十台风机全部停掉且汽轮机跳车，空分装置高压液氧泵A/B、高压液氮泵A/B、工艺液氧泵A/B、预冷系统常低温水泵、冷水机组和膨胀机油泵全部自停，配套运行的氮压机及事故液氮泵同一时间自停，氮压机电动油泵无法启动，同时高压蒸汽、中压蒸汽压力持续下降。通过以上所述判断发生全厂停电事故。

2 事故处理过程

班组立刻启动全厂停电事故处理预案进行全面处理，以保证装置的安全。

1.检查柴油发电机联锁自启并按程序启动柴发所带三套一拖二机组润滑油泵、空压机顶轴油泵、汽轮机顶轴油泵和盘车电机。

2.投用100 m3自增压贮槽和2000 m3贮槽单机事故液氮泵(电源来自柴发)保证装置所用仪表气压力和后界区所需氮气。

图1 KDON 58000/97500型空分流程图Fig.1 58000/97500 type KDON air separation flow chart

3.将#1、#2装置低温液体泵密封气由仪表气在线切换到100 m3贮槽自增压氮气上，防止仪表气压力低造成低温液体泵密封气卸气温度低而损坏设备。

4.以最快的速度对空冷器进行破真空，防止汽轮机轴封压力低，空气吸入机体内，损坏设备。并且尽快打开积液箱排水阀，防止积液箱液位过高，凝结水进入汽轮机，对汽轮机造成损坏。

5.对冷水机组进行排水，防止蒸发器冻堵。

6.按照紧急停车预案中控对装置进行封塔，现场检查阀门状态，防止次生事故的发生。

3 事故处理中的问题

3.1 #1空分装置上塔压力无法维持

#1装置停车后进行了全面的封塔，但是上塔压力指示持续下降，由开始的40 kPa降到3.5 kPa，操作员将上下塔联通阀打开，将下塔内气体导入上塔，但是压力仍在下降，中控检查发现上塔返流气体外送阀FV_141(低压氮气放空阀)、FV_108(高压板式换热器污氮气外送阀)反馈全部归零，但是低压氮气温度TI_141降为－23℃，出高压板式换热器污氮气流量FI_108显示3000 Nm3/h，通过以上两点判断阀门存在内漏或卡涩，派人将FV_141前手阀关闭，并将FV_108(该阀为气开阀门)阀门仪表气断掉，上塔压力明显上涨。

3.2 #2空分装置膨胀机轴承温度低

#2空分装置停车后，由于膨胀机润滑油泵无法运行(全厂停电)，密封气压力比正常情况下偏低，封塔时下塔压力为230 kPa，此时膨胀机膨胀端轴承温度TIAS_432A开始下降，为防止轴承温度过低，立刻将膨胀端进下塔阀门V_42关闭，打开蜗壳吹出阀进行卸压。经过10 min观察膨胀机内的压力没有下降趋势，始终与下塔保持一致，此时TIAS_432A下降到－70℃。通过上述现象判断膨胀机出口阀V_42无法关严。于是将下塔压力氮气排放阀V_307打开，将下塔压力降低，当下塔压力降至120 kPa时，膨胀机内压力也降为120 kPa，此时轴承温度TIAS_432A开始缓慢回升，最终到常温。

3.3 三套汽轮机电动盘车无法同时运行

当全厂停电时柴油发电机联锁自启，由柴发所带的三套机组的润滑油泵，空压机、汽轮机顶轴油泵自启。当#1汽轮机收到零转速信号时手动启动电动盘车正常运行，#2汽轮机收到零转速信号时手动启动电动盘车正常运行，同一时间#1汽轮机电动盘车自停。通过多次的反复试验只能保证一套电动盘车的运行，于是将#2、#3汽轮机进行手动盘车。后经检查发现柴油发电机为800 kW，无法保证所带设备的同时运行。通过计算准备在今年装置大修时将柴油发电机发电量扩大到1600 kW，保证此后发生类似事件时装置的安全。

3.4 UPS停电导致DCS无显示

19:20停电后UPS自动切换到蓄电池供电，21:11时出现三套汽轮机润滑油泵反复启停，汽轮机所有数据显示黄色(故障)的现象。经检查发现蓄电池电压低，触发UPS电源电压低联锁动作，切换到柴油发电机电源上，由于柴油发电机电压不稳定，当达到UPS电压低联锁时，UPS电源又自动切换为蓄电池供电，但是蓄电池电压低又会切换到柴油发电机上。在此UPS电源反复切换的过程中，仪表控制柜瞬间失电，汽轮机油泵盘车失去控制自停，电源切换到柴发上，控制柜恢复供电，汽轮机油泵联锁自启，此时柴发电压变低又会切换到蓄电池上。

21:38 UPS全部失电，空分DCS失去所有数据显示，由于DCS失控，100 m3自增压贮槽外送阀门SV1651失电关闭，放空阀PV1621失电打开;2000 m3贮槽#3事故液氮泵自停;装置上下联通阀LV_1、HV_2、HV_3全部打开，污氮气放空阀PV_107全开。为保证装置的安全，手动关闭100 m3放空阀PV1621，打开外送阀SV1651，保证液体泵的密封气;就地启动#3事故液氮泵外送;打开上塔低压氮气、污氮气吹出阀V_302、V_303，防止上塔超压。

为避免三套空分装置同时失去控制，在对柴油发电机扩大发电量的同时，将现有的两台UPS供应三套空分控制柜，改造为三台UPS供应三套空分控制柜，互不干扰，UPS蓄电池容量不变，这就延长了事故状态下蓄电池的供电时间，杜绝了三套空分同时失控的现象。