氨冰机运行总结

穆 坤

(黔希煤化工投资有限责任公司，贵州黔西，551500)

1 氨冰机工艺

(1)冰机主要是给脱硫脱碳工段提供-38℃冷量，除此之外，还为乙二醇精馏工段提供-20℃和-15℃冷量，也为尾气处理工段提供-15℃冷量。氨气压缩机由低压缸+高压缸和驱动透平组成，驱动透平采用3.82MPa过热蒸汽作透平介质，考虑全厂蒸汽平衡，驱动透平型式选用部分抽汽和部分冷凝型式(抽凝式)。

(2)来自低温甲醇洗温度为-38℃，压力为0.08 MPa(A)和来自乙二醇精馏温度为-20℃，压力为0.18 MPa(A)的气氨经一段进口分离器气液分离后，进入低压缸的一段入口经三级叶轮压缩至0.21MPa(A)，二段加气温度为-10℃，压力为0.28 MPa(A)，进入二段进口分离器经气液分离后，进入低压缸的二段经4级叶轮压缩至0.44MPa(A)，107.5℃。经低压缸段间冷却至40℃后，进入压缩机的三段，经三级叶轮压缩至0.8MPa、100℃后。经三段出口冷却器冷却至40℃，与来自省功器的气氨汇合后进入四段入口分离器气液分离，进入压缩机第四段经4级叶轮压缩至1.751MPa(A)、121.5℃，经最终出口氨冷凝器冷凝后，液氨进入液氨过冷器(E-2406)过冷至-20℃，送往各个用户作为冷却剂，当一段进口分离器中带液时，通过位差和重力将液氨回收到中间收集罐，然后利用压缩机出口高压气氨加压后，送至省功器内。

(3)氨气压缩机共设三个气体回流线和三个喷液氨冷却降温管线，此六根管线共同组成三个防喘振回路，分别保护氨气压缩机的一段缸、二段缸和四段缸。

(4)工艺流程如图1。

图1 氨冰机工艺流程图

2 工艺特点

(1)汽轮机与压缩机共同使用同一个基座，节省占地空间。

(2)汽轮机采用抽凝式汽轮机，回收利用部分蒸汽至低压蒸汽管网使用。

(3)压缩机各段加气按照压力等级的不同分别进入各段压缩，同时压缩机出口增加省功器，减少压缩机功耗。

3 运行中出现的问题及原因分析

3.1 进口分离器频繁带液

冰机在试车过程中一段进口分离器频繁带液，导致压缩机紧急停车，严重影响整个装置的稳定运行，系统必须切气至变换放空，后系统紧急停车，导致生产中断，造成重大的经济损失。

在开车初期，由于加减负荷过快，操作过猛，前后工序协调等因素都会导致冰机带液。另外在管道设计上存在不合理的地方，整个管廊呈U型状态，开停车和运行过程中都会导致管道内积存液氨，瞬间带入分离器内。工艺负荷大幅度波动等因素存在时，致使进口分离器带液严重威胁压缩机的安全运行。

3.2 干气密封故障

该机组使用都是带中间迷宫串联式干气密封，主要配置一级密封、二级密封、后置隔离气。一级密封主要作用是阻挡机组内介质向外泄漏，机组内侧设计有梳齿密封，通过梳齿密封向外泄漏的工艺气量刚好被一级密封进气阻挡，起到密封工艺介质的作用。如果一级密封气泄漏，首先经过一级密封腔排放至火炬，为了防止继续向轴端泄漏，二级密封设计防止一级密封向轴端泄漏，起到安全防护作用。后置隔离气起到阻挡润滑油向密封腔内喷射，污染密封面，同时阻挡部分二级泄漏气外漏。

在试车过程中一级密封泄漏气流量显示为零，以此判断二级密封失效，导致放空流量为零。如果一级密封泄漏量过大，说明是一级密封失效，但是通过验证，关闭二级密封进口阀门，压缩机各缸体一级泄漏量均归零，说明一级密封起到密封效果，没有导致缸内介质泄漏至二级密封腔。

一级密封过滤器压差过大，按照设计要求过滤器压差小于100kPa，但实际运行过程中达到300kPa左右，严重超过一级密封与平衡管压差要求大于100kPa，经过检查一级密封过滤器滤芯材质不符合要求，出现破损情况，堵塞通道，其次过滤器的过滤面积太小，无法满足运行要求。

3.3 汽轮机启动时振动大

该汽轮机使用的是杭气中能的抽气凝汽式汽轮机，额定功率是4020kW，原始开车过临界转速(一阶3900—5000r/min)时，汽轮机进气端振动大导致联锁跳车。经过大修拆检汽轮机转子和轴瓦也没有出现明显机械故障现象，通过排查主要存在几个方面的问题，首先是汽轮机启动时的暖机不充分，缸体排凝效果不好，中压蒸汽带水，汽轮机过临界转速时速率太慢。

4 优化操作

(1)一段进口分离器带液，导致液位联锁跳车，通过变更分离器液位联锁结果为关闭进口两位阀，同时各段防喘振阀失电打开，成功避免带液频繁开停车次数，提高压缩机的运行安全。

(2)开车过程中在一级密封进气管线上增加电加热器，提高一级密封氮气温度，使氮气经过节流后的温度得到提高，避免密封面无法开启，保证放空流量正常。增大干气密封二级密封腔体导淋排放量，防止润滑油进入密封面，污染密封。

(3)汽轮机振动大直接威胁机组是否安全稳定运行，在暖机方面，首先增大中压蒸汽管道的排凝，延长冷态暖机时间至40分钟，提高中压蒸汽管网的温度至440℃以上，使汽轮机进口达到设计温度425℃以上，暖机期间加强对汽轮机缸体的排凝。通过改变汽轮机过临界转速的升速速率(由50转提高至60r/s)。同时汽轮机启动时降低中压蒸汽压力至3.5MPa左右，减少蒸汽对机组的反冲力度产生的振动。

5 技术改造

(1)由于管廊设计存在U型状态，通过在一段进口分离器下面增加一台中间液氨收集罐，利用位差和重力作用，一段进口分离器带液时，自动将一段分离器内的液氨排放至中间收集罐，然后通过高压气氨加压送至闪蒸槽内，成功避免了冰机连续带液威胁机组安全运行。

(2)增加一级密封过滤器的过滤面积，增加6倍过滤量，在过滤精度不变的情况下有效解决一级密封过滤器压差大和平衡管压差小的弊端，同时更换过滤器的滤芯为不锈钢加烧结陶瓷材质，成功解决了滤芯破损带来压差大的问题。

6 结语

该公司30万吨/年乙二醇制冷装置采用氨制冷，汽轮机使用杭气中能抽气凝汽式汽轮机，压缩机使用的是沈鼓集团离心压缩机，该装置适用于30万吨级产能乙二醇和同类型装置，能有效控制压缩机进口负压和汽轮机各种负荷运行，严格规范对汽轮机和压缩机干气密封的优化操作，实现了装置长周期安全稳定运行。