氨冰机放火炬流量、压力增大的原因分析

张 威

（河南能源中原大化有限责任公司，河南濮阳 457000）

氨冰机放火炬流量、压力增大的原因分析

张 威

（河南能源中原大化有限责任公司，河南濮阳 457000）

介绍了干气密封的工作原理和结构特点，结合氨冰机泄漏的现象进行分析、判断，最终结合检修实际情况找到问题根源。

干气密封；泄漏；动静环

该压缩机组是河南中原大化有限责任公司是为年产50万t/a甲醇项目冷冻装置氨气压缩机组。压缩机是沈鼓生产的离心压缩机，水平剖分结构，工艺流程为两缸、三段、一次中间补液降温。压缩机与原动机由膜片联轴器联接，压缩机和汽轮机共用底座，整个机组采用润滑联合油站供油。压缩机的轴端密封采用约翰克兰鼎铭密封有限公司的干气密封。

1 氨压缩机工艺流程

从甲醇冷冻系统液氨储罐09T001来的液氨经过换热器05E004、05E008、05E002、01E101进行酸脱、换热、闪蒸为氨气体，经过氨冰机入口过滤器09S001、09S002分别进入低、高压缸，最终经高压缸五级压缩压力达到1.6MPa出压缩机，进入甲醇冷冻单元经过换热器09E001A/B冷凝为液氨进入氨储罐09T001循环使用。

2 事故经过

2011年9月，中原大化氨冰机高压缸北段干气密封放火炬流量、压力异常增加，干气密封一级气过滤器压差增长过快，氨工艺气入口分离器带液，液位波动很大，入口温度过低，入口流量低，入口压力较高，入口流量计带液低漂，低压缸出口温度降低，现场氨味较大。联系甲醇控制05E004、05E008补液氨阀门开度，入口带液稍微降低，但是入口量减少，为防止机组发生喘振，防喘振阀门开度很大，为增加制冷量，甲醇继续开大补液氨阀门，入口带液加剧，高压缸北段干气密封放火炬流量、压力升高，因其放空流量、压力带有联锁保护，为防止流量、压力超高机组联锁停车开旁路进行放空调节，暂时维持运行，工况十分恶化。

3 原因分析

3.1 干气密封的组成和工作原理

干气密封是在机械面的动环密封端面上开有螺旋槽，当动静环相互高速旋转时，在两端面间形成一层气膜，把动静环推开，使两端面不接触。螺旋槽的沟槽深度一般为0.002 5～0.01mm，并且是不开通的，当动环转动时，气体被引入沟槽，引入沟槽内气体被压缩时，遇到密封坝的阻拦，压力升高，克服静环后面弹簧力和作用在静环上流体的静压力，把动静密封环推开，中间形成气体密封膜，起到密封作用。

3.2 干气密封的结构特点

干气密封具有泄露量少，磨损小，寿命长，能耗低，操作简单可靠，维修量低，被密封的流体不受油的污染等特点。主要有动静环、O型密封圈、弹簧组成。

3.3 氨冰机干气密封系统组成和投用

（1）隔离气：是阻止润滑油污染密封端面，使用的是0.5MPa的低压氮气通过迷宫密封减压后从排油烟管排出。

（2）一级气：用来密封工艺气。绝大部分进入缸体，极少一部分通过一级的动静环进入放火炬。氨冰机开车前一级气是高压氮气，当氨冰机正常工作后将一级气由高压氮气切换为氨冰机出口工艺气。

（3）二级气：用来密封一级气，使用的是低压氮气。氨冰机正常运行时二级气大部分和少量的一级气进行放火炬，极少一部分通过二级动静环之间的间隙和隔离气混合后进行防空。放火炬流量几乎全部是二级气的流量。

（4）投用顺序：油系统启动之前先投运隔离气，缸体冲压之前投运一级气，然后投二级气。

4 原因分析

（1）干气密封放火炬流量、压力升高，在一级气、二级气进气压力、流量不变的情况下，放火炬泄露量增大，压力升高，说明一级动静环处泄露量增大。

（2）干气密封一级过滤器压差升高过快，说明氨工艺气过脏，污染了滤芯，导致压差升高过快。

（3）氨冰机入口分离器带液，且液位居高不下，入口流量过低，说明液氨闪蒸过慢，液氨不纯或氨中进入其他介质。

（4）入口液位计带液低漂，入口温度过低，低压缸出口温度骤降，说明液体进入机组内部，在低压缸出口闪蒸造成出口温度降低。

5 结论

利用停车的机会进行检修，发现甲醇冷冻单元氨换热器05E004内漏，封头处大量的白色结晶物。氨闪蒸汽05E004内漏造成含有H2S与CO2的甲醇进入氨工艺系统，氨被污染同时生成甲胺和碳酸氨与氨的化合物。对05E004内的结晶物进行分析结果含Fe2O3只有0.47%，但是从干气密封一级密封气过滤器内的固体物分析Fe2O3含量高达79.67%，证明氨被甲醇污染后生成的化合物对碳钢管线腐蚀严重使氨冷冻工艺系统产生大量固体Fe2O3。Fe2O3固体物被带入干气密封一级密封气滤芯，污染滤芯使滤芯压差增大，滤芯被损坏固体物带入干气密封，使干气密封动静环间隙增大（动静环间隙正常运行只有3～5μm），使一级密封泄漏量加大。长时间污染干气密封后，干气密封动静环被损毁就会造成氨大量泄漏，引起氨冰机放火炬流量、压力增大。因气氨不纯压缩机运转很不稳定，当压缩机发生大的流量不稳定时，大量的液氨就会进入氨机入口分离器内，入口分离器瞬间液位升高，部分液体也会随着气体带入压缩机内。造成氨液体在氨机内闪蒸，氨机低压缸出口温度下降很快。

6 结束语

通过检修并结合正常生产过程中氨冰机运行参数，判断、分析、找出了引起干气密封泄漏的原因，为以后出现类似情况提供了参考。通过这个事情也让我们明白在以后机组运行过程中对设备的操作、维护的重要性。

[1] 王书敏，何可禹.离心压缩机技术问答（第二版）[M].北京：中国石化总公司情报研究所，2006.

Cause Analysis of Flare Flow and Pressure Increase of Ammonia Ice Machine

Zhang Wei

This paper introduces the working principle and structure characteristics of dry gas seal，analyzes and judges the leakage phenomenon of ammonia ice machine，and finally finds out the root cause of the problem combining with the actual situation of maintenance.

dry gas seal；leakage；static and dynamic ring

TQ223.121

B

1003-6490（2017）12-0110-01

2017-10-13

张威（1987—），男，河南商丘人，助理工程师，主要研究方向为合成氨与甲醇。