国产LYJⅢ-0.35/10 000大型氯气透平压缩机使用总结

2021-06-16郑阳伟胡智勇廖永金

中国氯碱 2021年5期

郑阳伟，胡智勇，廖永金

（乳源东阳光电化厂，广东韶关512700）

乳源东阳光电化厂拥有25.5万t/a离子膜烧碱生产能力，一期为5.5万t/a，二期为20万t/a。二期配备25万t/a（LYJⅢ-0.35/10 000）、17万t/a（LYJⅢ-0.35/6 800）、10万t/a的氯气透平压缩机各1台，以适应不同的生产负荷，并储备有足够的备用机组。其中LYJⅢ-0.35/10 000机组于2018年4月安装后投入运行，使用至今，各项指标运行稳定。

1 LYJⅢ-0.35/10 000氯气透平压缩机的结构特点

氯气透平压缩机是一种叶片旋转式机械，凭借叶轮的高速旋转，使气体受到离心力的作用而产生压力。即把叶轮旋转的机械能，转换成气体的势能，提高了气体的压力和气体的速度。同时高速气体在流经扩压器、蜗壳等过流元件内作扩压流动，气体速度逐渐减低，动压转换成静压，气体压力又得到提高，从而完成气体压缩过程。

该机组采用整体齿轮增速组装型式，各透平压缩缸体、齿轮箱和润滑油站集装成一体，减少占地面积，单层厂房布置，方便安装检修，提高机械效率。增速齿轮箱与轴密封釆用水平剖分设计，各压缩缸体悬臂布置在增速齿轮箱两侧，任一级均可单独拆检，维修十分方便。叶轮采用闭式三元流叶轮，效率比半开式直叶片叶轮高约5%～10%。采用梳齿迷宫密封，其原理是气流通过密封齿与气封环之间的间隙时，速度有所增加，但压力、温度下降。当进入两梳齿之间的空间时，截面突然增大，形成很强的涡流，从而使速度减小，几乎静止，而压力基本保持不变，即等于间隙中的压力，温度回复到间隙前的数值。这样，每当气体通过一次间隙，压力就下降一次，直至降为平压。该机在压缩缸体与齿轮箱之间的气体密封依次设有回抽腔、混合腔、充氮腔、排空腔。由缸体漏入回抽腔的氯气被回抽至一级缸体入口；在混合腔中，由回抽腔漏入的氯气和由充氮腔中漏入的氮气相混合，排向次氯吸收塔处理；充氮腔用于充入密封用氮气；漏入排空腔的氮气排入大气，故密封可靠[1]。

2 氯气透平压缩机的自动化

随着社会的发展，用人成本逐年提高，以及国家对化工企业安全生产的要求越来越高，自动化是化工生产的必然方向。LYJⅢ-0.35/10 000氯气透平压缩机加强了自动化设计，进口管、回流管和出口管都安装了气动调节阀门，所有自动阀门的信号引入PLC控制柜，该柜可在现场安装，通过Modbus或以太网通讯将所有数据传入DCS系统。DCS系统组态后，氯气透平压缩机的运行实时参数都可以DCS系统显示，通过数据可对氯气透平压缩机进行远程调节控制。该方案简单易行，稳定性高。氯气透平压缩机离DCS室有一段距离，如果将所有信号线接进DCS室，投入较大，操作繁琐。

自动化改造后的开机方法。将氯气透平压缩机入口、出口阀门全关，自动和手动回流阀门全开，机组开起空转。倒氯气前将入口、出口的手动阀门全开，让自动阀控制。开始少量氯气进入氯气透平压缩机后，关小手动回流阀，让不纯的氯气去废气处理。待氯气纯度提高后，逐步关小去废气处理的阀门直至关完，打开出口自动阀将氯气送至下游工序。关小手动回流阀直至关完，然后才使用自动回流阀调节，通过入口自动阀和自动回流阀调节生产负荷，同时观察机组电流、氯气压力等相关参数。

3 运行情况

氯气透平压缩机自2018年4月投运以来，除计划检修2次外，一直运行平稳。主要运行指标见表1。

从实际生产看，该机组已满足了乳源东阳光电化厂目前20万t/a烧碱的氯气输送。从机组的进口阀、回流阀、氯气系统大回流的开度及主机运行的电流看，该机组实际能力可以达到25万t/a（折百）烧碱。从高速轴振看，机组运行相当平稳，比原其它厂家的机型有很大提高，可靠性也进一步提升。

该机组操作弹性大，生产适应性强。虽然生产负载很大，但能从电解槽刚开始升电流的低负荷开始就可带氯气，直到20万t/a的电解槽电流升满都可以带完，即0～20万t/a的任意负荷都能处理。为保证整个生产系统的稳定，对机组内的联锁条件仅投入了“油压低联锁”，除该联锁条件外，其它参数只报警，不联锁。如“高速轴振”的探头异常或没有数据时，机组运行正常，不会联锁停车，可坚持到计划停机检修时再更换，避免因轴振探头的“假”信号导致全厂停车。

表1 氯气透平压缩机运行指标

4 机组改进

为了降低氯气透平机压缩机的油箱温度，节省冷却水用量，公司在设备制造商的指导下，将油泵出口管的三通改成弯头，润滑油全部经过油冷却器换热。在油冷却器后面的油管上增加三通，引支管去溢流调压阀处，使冷却后的润滑油在保证油压的前提下部分溢流回油箱。改造后氯气透平压缩机的油冷却效果明显提高，冷却水耗量大幅下降，油冷却器的冷冻水阀门过去全开供油温度还偏高，现在只开少许即可。油箱温度由60℃降至40℃，供油温度，高速轴前、后轴承温度，输入轴前、后轴承温度有所下降，降低了设备故障风险，有利于提高设备使用寿命。

降低氯气透平机压缩机入口氯气温度，可增大机组能力。干燥塔的出口温度为15℃左右，通过对氯气管道和酸雾捕集器外壳保温，可将氯气透平机压缩机的一级氯气进口温度控制在20℃左右。相比未加保温的30℃，回流可增加5%左右，机组抽力也明显增大。

氯气透平压缩机入口管道适当放大，也可提升机组能力。LYJⅢ-0.35/10000氯气透平压缩机设计的入口管道为DN500，将入口管道改至DN600，减小干燥塔的出口至氯气透平压缩机入口的管道阻力。改管后回流可增加7%左右，机组抽力也明显增大。