航天炉系统密封冲洗水泵运行方式优化总结

2018-12-07童维风

中氮肥 2018年6期

童维风

（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400）

1 概述

密封冲洗水泵在航天炉加压气化装置灰水系统中起着至关重要的作用。密封冲洗水泵正常运行（提供密封冲洗水）后，其他需要密封水密封的重要机泵才能正常启动，因此密封冲洗水泵的正常运行是装置稳定运行的基础条件之一。

安徽晋煤中能化工股份有限公司航天炉系统中，密封冲洗水泵采用GSB-L1系列立式高速离心泵，属单级、单吸、部分流式离心泵。密封冲洗水缓冲罐建立正常液位后，按操作规程启动密封冲洗水泵，向各运转设备——高压灰水泵、激冷水泵、渣锁斗循环泵等供应机械密封水（密封冲洗水）；密封冲洗水泵电流、压力正常后，就为灰水系统建立真空度做好了水循环的准备工作；确认各需用密封水的机泵密封水压力、流量正常后，按操作规程启动渣池泵、低压灰水泵、高压灰水泵、激冷水泵，建立系统水循环，为下一步操作和正常生产奠定基础。

2 密封冲洗水系统流程设计及存在的隐患

1#航天炉（简称1#炉）系统设计中，密封冲洗水泵采用一开一备（A泵／B泵）的运行模式，A泵与B泵互为压力联锁控制，运行中一旦密封冲洗水泵出口压力低，备用泵将联锁启动，确保1#炉系统的安全运行，整体而言其运行较为稳定，故障率极低。因而，在2#航天炉（简称2#炉）系统设计时，我们只设计了1台密封冲洗水泵（C泵），但实际运行过程中，动设备发生故障在所难免，一旦C泵发生故障，因无备用设备，存在较大的安全隐患。2套气化装置正常运行过程中曾发生过1#炉系统密封冲洗水泵备用泵（B泵）检修，2#炉系统密封冲洗水泵（C泵）因电气故障停电，密封水短时中断导致激冷水泵机封因无密封水而致黑水大量泄漏的事故，严重影响装置的安全运行，庆幸的是当时现场操作人员就在密封冲洗水泵附近，接到通知后及时将A泵出口管线串至C泵出口，提供了少量的密封水，电气人员也及时对C泵进行处理后重启，并及时将激冷水泵切换为备泵，这才避免了在运激冷水泵机封漏点的扩大，由此避免了一次系统停车事故的发生。

3 初步优化——密封冲洗水泵互备流程设计

3.1 密封冲洗水泵互备流程设计

鉴于装置设计上存在的缺陷，通过现场实际勘察与计算，决定对密封水系统进行技改，备选方案如下。

（1）方案一：A泵作为备用泵，实现向1#炉系统和2#炉系统提供密封水。若A泵作为B泵、C泵的备用泵，需在A泵出口引1条管线连接至C泵出口，并增加阀门等，从现场来看，配管较长，管路弯头多、阻力大，虽能满足生产所需，但改造费用偏高，不是最佳的技改方案。

（2）方案二：C泵作为备用泵，实现向1#炉系统和2#炉系统提供密封水。若C泵作为A泵、B泵的备用泵，需要在B泵和C泵出口之间配置1条联通管线，并增加阀门等，从现场来看，配管较适宜，管路弯头少、阻力小，能满足生产所需，技改费用低。但由于2#炉系统设计密封水使用量大，2#炉系统C泵流量为26.4 m3／h，较1#炉系统 B泵 15m3／h的设计流量大得多，2#炉系统将C泵作为运行泵方能提供充足的密封冲洗水，确保2#炉系统的密封冲洗效果和系统的安全、稳定运行，且1#炉系统原始流程设计中A泵与B泵早已实现互备，因此，A泵、B泵作为运行泵而C泵备用并不是最佳方案。

（3）方案三：B泵作为备用泵，实现向1#炉系统和2#炉系统提供密封水。从现场流程来看，B泵作为备用泵较为合适，配管流程短，管线弯头少、阻力小，技改费用低；同时，A泵、C泵作为运行泵能分别满足1#炉系统、2#炉系统的密封冲洗水量要求，确保装置的安全、稳定运行。此技改方案为最佳方案。

3.2 优选方案流程及说明

优选方案（B泵作为1#炉系统和2#炉系统密封冲洗水泵备用泵）密封冲洗水泵互备流程设计如图1所示（图中，表示手阀，表示止回阀，虚线为需增加的管线及阀门）。

图1 密封冲洗水泵互备流程示意图

正常生产中，A泵、C泵投用，A泵供1#炉系统，C泵供2#炉系统，B泵备用。正常生产情况下，一般B泵备用于1#炉系统，阀门B1、阀门B2打开，阀门B11关闭，阀门B3、阀门B12也关闭。一旦A泵发生故障，密封水出口总管压力达到联锁值时，B泵联锁启动向1#炉系统提供密封水；若C泵发生故障，及时启动B泵，同时联系现场人员关闭阀门B2，打开阀门B3向2#炉系统提供密封水，从而最大限度确保有关运转设备的正常运行。C泵设计流量26.4m3／h、扬程540m，A泵／B泵设计流量15m3／h、扬程540m，平时可以根据生产所需通过调节阀门B11、B12的开度实现1#炉系统、2#炉系统密封水量的互补微调，以优化生产运行。

优化后，正常运行期间，若因各种原因导致1#炉系统或2#炉系统密封冲洗水泵故障无法正常提供密封水，联系现场人员进行切阀操作，但最快要2min方能完成切阀操作，且在切阀操作期间由于部分密封水中断，会对部分机泵的机械密封造成一定的影响，尤其是黑水泵，很可能导致其机械密封泄漏，泄漏严重时可能无法控制，装置被迫停车。因此，此优化方案虽实现了密封冲洗水泵的互备，但仍存在较大的安全生产隐患。

4 进一步优化——密封冲洗水泵互备联锁自动控制

4.1 密封冲洗水泵互备联锁自动控制流程设计

2套航天炉系统2台密封冲洗水泵同时出现故障的几率很小，而增加1台高速泵作为密封冲洗水泵备用泵费用较高，同时2套航天炉系统4台密封冲洗水泵两开两备也存在资源浪费。但由于初步优化方案中存在现场人员切阀操作耗时较长带来的安全隐患问题，通过与设计院进行沟通和探讨，决定对初步优化方案进行进一步优化。经分析认为，密封冲洗水泵互备联锁的方案可行，具体方案为：B泵出口增设1台气动切断阀，C泵与B泵联通管线上手阀后增设1台气动切断阀，并通过增设联锁的方式实现B泵同时备用于1#炉系统和2#炉系统。

4.2 优化方案流程及说明

进一步优化后密封冲洗水泵互备联锁自动控制流程如图2所示（图中，表示手阀，表示止回阀，表示气动切断阀，虚线为进一步优化后还需增加的阀门）。

正常生产中，A泵、C泵投用，A泵供1#炉系统，C泵供2#炉系统，B泵备用。正常生产情况下，阀门B1、阀门B2打开，阀门B11关闭，气动切断阀B22关闭；阀门B3打开，阀门B12关闭，气动切断阀B33关闭。一旦A泵发生故障，1#炉系统密封水出口总管压力低至联锁值时，B泵启动，同时气动切断阀B22联锁打开向1#炉系统提供密封水；若C泵发生故障，2#炉系统密封水出口总管压力低至联锁值时，B泵启动，同时气动切断阀B33联锁打开向2#炉系统提供密封水，从而实现密封冲洗水泵的联锁互备，以实现在最短时间内恢复密封水供应，最大限度地确保相关设备的正常运行，提高航天炉加压气化装置运行的安全性和稳定性。