中压锅炉给水联通管线在两套大型硫黄制酸装置中的应用

谭冬梅，刘祥蒽，李孝鸿

（威顿达州化工有限责任公司，四川达州 635000）

威顿达州化工有限责任公司（以下简称威顿达州）有一期800 kt/a和二期400 kt/a两套硫黄制酸装置。一期800 kt/a硫酸装置于2011年建成投产，二期400 kt/a硫酸装置于2014年建成投产，两套硫酸装置利用硫黄燃烧的余热产生3.8 MPa的中压蒸汽送至瓮福达州化工有限责任公司热力发电装置发电。在整个装置中锅炉系统是控制的重点，锅炉给水泵是锅炉系统的“心脏”，是现代余热锅炉系统的重要辅机，对锅炉系统的安全稳定运行有着重要的影响。汽包水位是锅炉系统运行过程中关键的控制参数之一，保证锅炉连续上水的可靠性将直接影响着锅炉系统的安全性。

近年来由于锅炉给水泵故障造成锅炉系统停机的事故屡见不鲜。威顿达州的一期800 kt/a硫酸装置中压锅炉给水泵是带有软启动的高压设备，软启动的时间至少需要40 s，软启动结束后才能打开出口阀，如果提前打开出口阀，给水泵带负荷启动就会导致泵跳停，因此成功启动一期中压锅炉给水泵需要的时间比较长，风险也比较大。如果锅炉给水泵出现故障停止运行，不能给锅炉上水时，装置只能停车进行处理。为保证一、二期硫酸装置中压锅炉安全稳定运行，威顿达州为两套中压锅炉给水系统增加连通管道和阀门，可避免因中压锅炉给水泵跳停而引起装置停车，保障了硫酸装置长周期稳定运行。

1 中压锅炉给水泵运行情况

1.1 中压锅炉给水泵的主要参数

中压锅炉给水泵的主要参数见表1。

表1 中压锅炉给水泵的主要参数

1.2 一期中压锅炉给水泵的运行情况

一期中压锅炉给水泵有2台，一用一备。该锅炉给水泵是带有软启动的高压设备，软启动时间较长，需要40 s左右，电机启动后，泵的出口阀或者回流阀才能打开。从装置投料开车至今，锅炉给水泵出现过跳停、电机轴承烧坏、滑动轴承烧坏、出口阀阀芯脱落等情况导致锅炉给水中断，操作人员采取紧急停车措施。

1.3 二期中压锅炉给水泵的运行情况

二期中压锅炉给水泵有2台，一用一备。为防止二期中压锅炉缺水，另外还配备1台应急锅炉给水泵，在市电停电时紧急启动，可运行2 h。锅炉给水泵的电机装有变频器，运行过程中由中控室调节变频以控制给水泵的出口压力。由于给水泵的电机与电机散热风扇是独立运行的，所以风扇跳停不会引起电机跳停，但是电机的温度会快速上升。为了保护电机不会因风扇跳停导致电机温度升高烧坏电机，技术人员将风扇和电机联锁，风扇停止运行，联锁电机停止运行，此时锅炉给水中断，需要立即到现场启动备用泵向锅炉上水，如果处理不及时，装置必须紧急停车进行处理。

2 改造前锅炉给水泵跳停的处理方法

一期中压锅炉汽包液位正常控制在50%，汽包液位从50%下降至0的缓冲水容量约为4.1 m3。装置满负荷运行时，锅炉上水量为120 m3/h，出现给水泵跳停时，汽包液位一般在1 min内快速下降至12%，当液位低于12%时则为虚假液位，不再随着液位的降低而变化。此时装置会采取紧急停车措施，现场给汽包叫水后，若是轻微缺水，则立即启动备用泵给锅炉上水，并控制锅炉上水的时间小于2 min，装置恢复正常生产。

二期中压锅炉汽包液位正常控制在50%，汽包液位从50%下降至0的缓冲水容量约为3.1 m3。装置满负荷运行时，给水泵跳停2.5 min汽包液位从57%降至31%，较一期中压锅炉汽包液位下降较慢，可在中控室通过DCS显示和现场双色液位计的液位视频监控判断锅炉的液位。此时降低生产负荷至45%，并立即启动备用泵给锅炉上水，锅炉上水量控制在70 m3/h，控制锅炉上水的时间小于3 min，装置恢复正常生产。

若给水泵跳停处理不及时，可能导致汽包轻微缺水或严重缺水。通过“叫水”法判断为汽包轻微缺水时，可立即向汽包上水，装置恢复生产；若判断为严重缺水时，则不能向汽包进水，装置必须紧急停车，防止在汽包严重缺水时给锅炉上水导致锅炉炸裂甚至爆炸。

3 中压锅炉给水联通管线的应用

3.1 联通管线及阀门的设置

一期泵房与二期泵房位于一、二期透平风机房两侧，两泵房间距约30 m。为解决锅炉给水泵跳停给装置带来锅炉缺水的影响，技术人员提出在一、二期泵房外的锅炉给水管线上增加50 m的联通管线、2个气动切断球阀和3个手动隔离阀，可确保在一、二期中压锅炉给水泵跳停时，在中控室远程控制阀门开关进而控制锅炉液位。

一、二期中压锅炉给水联通管线设置示意见图1，其中红色标注的为新增管线和阀门。

图1 一、二期中压锅炉给水联通管线设置示意

新增的阀门XV0305为DN80的气动切断球阀，安装在应急锅炉给水泵P0503的出口，处于常关状态，其手动隔离阀常开；新增的阀门XV0306为DN100的气动阀，安装在一、二期中压锅炉给水串通管上，处于常关状态，其前后隔离阀常开。阀门XV0305和XV0306，在断电时全开，在断仪表空气时保持在原位。

在两套装置突然停电而紧急停车后，立即启动应急锅炉给水泵P0503，打开阀门XV0305和XV0306，向一期和二期中压锅炉补水。在其中一套装置的中压锅炉给水泵跳停后，打开阀门XV0306向锅炉上水。

3.2 联通管线在装置上的应用情况

3.2.1 一期中压锅炉给水泵跳停时使用

当一期中压锅炉给水泵跳停时，分两种情况进行处理：

1）装置不停车进行处理。当一期中压锅炉给水泵P1424突然跳停使给水泵打不起水，或者给水泵出口阀故障关闭时，锅炉给水中断，此时立即将一期装置的精硫泵变频降至最低，并将透平风机转速降至最低，打开风机出口放空阀，控制系统风量，同时降低二期装置生产负荷，在中控室远程打开一、二期给水联通阀XV0306，用二期中压锅炉给水泵给一期锅炉上水，并立即到现场启动一期锅炉给水泵备用泵，当一期锅炉正常上水后，关闭联通阀。

2）装置紧急停车处理。现场人员给汽包叫水，判断是轻微缺水时，启动备用泵给锅炉上水，备用泵在检修或者启动不成功时，打开一、二期联通阀，给一期汽包上水至高液位，再关闭联通阀。在使用时需要注意二期中压锅炉给水泵的电流变化，防止二期给水泵超负荷运行。

3.2.2 二期中压锅炉给水泵跳停时使用

二期中压锅炉给水泵运行不平稳，经常因为风扇跳停，引起给水泵电机跳停。当二期中压锅炉给水泵P0504突然跳停使给水泵打不起水，或者给水泵出口阀故障关闭时，锅炉给水中断，此时立即在中控室远程打开联通阀XV0306，用一期中压给水泵向二期中压锅炉上水，同时降低一期和二期装置的负荷至75%，立即到现场启动二期备用给水泵，当二期中压锅炉能用备用泵正常上水后，关闭联通阀XV0306。

3.2.3 一、二期中压锅炉给水泵同时跳停时使用

当两套装置突然停电，一、二期锅炉给水泵停止运行时，锅炉给水中断，一期和二期装置紧急停车，立即启动应急锅炉给水泵，打开应急锅炉给水泵出口阀XV0305和XV0306，向一期和二期锅炉补水。待锅炉补水正常后，先关闭阀门XV0305和XV0306，再停应急锅炉给水泵。

3.2.4 二期两台中压锅炉给水泵同时故障时使用

当二期两台给水泵同时出现故障时，需要降低一、二期装置的生产负荷，同时打开联通阀，待其中一台给水泵故障排除能给锅炉上水后再关闭联通阀。

2017年5月，在二期中压锅炉的一台给水泵检修期间，另一台给水泵的平衡盘出现问题，当上水量超过60 m3/h时，给水泵的电机温度偏高，为防止给水泵因温度过高烧坏电机，打开一、二期联通阀，从一期装置向二期装置锅炉串水20 m3/h左右，满足生产负荷需要。

2021年9月，在二期中压锅炉给水泵备用泵的变频器发生故障检修过程中，运行泵的风扇跳停导致给水泵电机跳停，锅炉上水中断，中控室立即打开一、二期锅炉给水联通阀，将一期的除氧水打进二期中压锅炉，降低一期和二期装置的负荷至75%，打开除氧器底部排水，控制好一、二期除氧器液位和锅炉汽包液位，以及二期HRS预热器出口水温，在一期中压锅炉给水泵不超负荷运行的情况下，从一期装置给二期装置串水3 h，满足二期装置生产负荷的需要。更换好二期中压锅炉给水泵的风扇后，启动给水泵给锅炉上水，关闭联通阀，成功地避免了装置停车，保证了装置的安全稳定运行。

3.2.5 一期装置焚硫转化升温时使用

一期中压锅炉给水泵的出口压力达到6.9 MPa，在一期装置焚硫转化升温时，锅炉汽包若未升压或者压力过低，锅炉上水调节阀的压差会很大，导致上水调节阀打开时，声音和振动很大。二期中压锅炉给水泵和应急锅炉给水泵是变频泵，可以将给水泵的出口压力控制到较低范围，为保护一期中压锅炉的给水调节阀，在一期装置焚硫转化升温时，启动二期应急锅炉给水泵，打开一、二期联通阀给一期中压锅炉上水。

4 使用联通阀串水时的工艺影响

二期中压锅炉给水备用泵也无法启动时，需要长时间用一期中压锅炉给水泵向二期中压锅炉上水，一期中压锅炉给水泵供水量的增加，导致除氧器液位下降，脱盐水泵的变频增加，进入HRS预热器的水量增加，将一期HRS预热器的热平衡打破，造成一期HRS预热器出口的水温和出口酸温均降低，但不会影响工艺和设备的安全运行。

二期中压锅炉未采用二期中压锅炉给水泵上水，除氧器的液位会升高，导致进入HRS预热器的水量减小，将二期HRS预热器的热平衡打破，引起二期HRS预热器出口的水温和出口酸温均升高，致使HRS预热器出口的水温会超过100 ℃，这将会影响到工艺和设备的安全运行，若处理不当会损坏HRS预热器。为防止二期HRS预热器超温，需要立即打开HRS预热器的酸副线阀，使其开度大于50%以上，以减少HRS塔产酸进入HRS预热器的酸量。若HRS预热器出口的水温还继续升高，再打开除氧器底部的排水阀大量排水，以增大进入HRS预热器的水量，控制除氧器液位和HRS预热器出口的水温在一定范围内。

5 结语

威顿达州为一、二期硫酸装置中压锅炉给水系统增加连通管道和阀门，生产实践证明，该联通管线的安装成功地实现了两套中压锅炉给水系统的串水，避免了多次因中压锅炉给水泵跳停或故障引起的装置非计划停车，保证了装置的长周期安全稳定运行。同时，当出现锅炉上水中断时，可以在中控室远程控制操作，保证了操作人员的人身安全。