“四合一”機組新舊尾氣透平的性能分析與比較

韓公社，王 浩，張河成

(山西天脊煤化工集團有限公司硝酸廠，山西潞城 047507)

“四合一”機組新舊尾氣透平的性能分析與比較

韓公社，王 浩，張河成

(山西天脊煤化工集團有限公司硝酸廠，山西潞城 047507)

對天脊集團硝酸裝置“四合一”機組新舊尾氣透平的性能進行分析比較，并提出改進意見。

硝酸裝置;尾氣透平

1 概述

天脊集團硝酸廠擁有三套年產(chǎn)27萬t硝酸裝置，均采用法國GP公司的雙加壓生產(chǎn)技術(shù)。其特點是：氨在氧化爐內(nèi)加壓氧化，氧化氮在吸收塔內(nèi)加壓吸收，產(chǎn)品濃度為58%～60%。

1#、2#裝置于1987年投產(chǎn)，“四合一”機組采用70年代技術(shù)，由德國GHH公司設(shè)計制造。3#裝置2003年投產(chǎn)，機組采用90年代技術(shù)，由德國MAN透平公司兼并GHH公司后，延續(xù)GHH公司技術(shù)制造。“四合一”機組中的尾氣透平利用硝酸生產(chǎn)中排出的尾氣吸收氨氧化反應(yīng)放出的熱量后膨脹做功，驅(qū)動空壓縮機，是一種典型的能量回收動力裝置。3#裝置的“四合一”機組與1#、2#主要工藝指標相同，但在結(jié)構(gòu)性能、操作控制、維護保養(yǎng)等各個方面有了很大的改進;尤其在尾氣透平上更為明顯。下面就1#、2#裝置尾氣透平與3#尾氣透平在結(jié)構(gòu)、維護檢修、工藝操作等方面進行逐一比較。

2 結(jié)構(gòu)、工藝操作比較

2.1 結(jié)構(gòu)方面

新舊裝置結(jié)構(gòu)比較見表1。1#、2#裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積較大，檢修維護方便，同時轉(zhuǎn)速較低，噪聲較小;3#裝置結(jié)構(gòu)較復雜，體積較小，轉(zhuǎn)速高，但噪音較大，檢修維護復雜。

與1#、2#相比，3#做功形式有較大改進，由二級沖動變?yōu)槿壏磩蛹右患墰_動。單級負荷降低，葉片徑向尺寸大幅度減小，相對強度增加，安全性更強。在負荷調(diào)整方面，3#采用入口靜葉可調(diào)方式，使負荷調(diào)整更加方便，并且消除了初級葉片受力不均的現(xiàn)象;從設(shè)備安裝上看，3#尾氣透平與空壓機基座同體，理論上調(diào)整方便，但實際安裝時狀況復雜?？赡苁腔撔暂^差，長途運輸?shù)跹b等因素的影響。

表1 新舊結(jié)構(gòu)比較

2.2 操作控制方面

新舊工藝操作比較見下頁表2。3#尾氣透平主要工藝指標測量全面，軸振動和軸位移均采用本特立3300系列儀表監(jiān)控。上下缸溫差，轉(zhuǎn)子上下部溫差均增設(shè)指示儀表，尾氣透平轉(zhuǎn)速也有多通道測量指示儀，設(shè)備運行狀況一目了然，便于操作控制。因此自動化程度高，操作控制嚴格，并全面實現(xiàn)了DSP中央控制。1#、2#裝置工藝指標測量不全面，自動化程度低，主要實行現(xiàn)場操作控制，操作條件較寬松。在機組啟動時間上，新舊尾氣透平總體上基本相同，因3#裝置尾氣透平殼體減薄，溫差變形較大，3#升溫升壓操作更加嚴格合理。

表2 新舊工藝操作比較

2.3 設(shè)備安全方面

3#尾氣透平本質(zhì)安全度比1#、2#要高。3#轉(zhuǎn)子是撓性的，比1#、2#轉(zhuǎn)子(剛性)機械性能優(yōu)良。1#、2#采用偏心錘式機械脫扣和電子超速脫扣兩種保護系統(tǒng)，3#雖然是無機械脫扣裝置，但有多通道電子超速連鎖保護系統(tǒng)，經(jīng)濟性和安全性更加合理。

2.4 安全生產(chǎn)方面

投產(chǎn)至今，1#、2#尾氣透平發(fā)生過多起嚴重事故。1995年調(diào)整負荷分配閥時，因閥座穩(wěn)絲脫落進入內(nèi)缸，使轉(zhuǎn)子葉片損傷嚴重。1996年2#裝置停車后，機組盤車裝置違章操作發(fā)生過轉(zhuǎn)子彎曲事故。2000～2002年1#、2#因長期超負荷(105%負荷)運行，轉(zhuǎn)速偏高，發(fā)生過兩起葉片脫落的嚴重事故;同時因葉片脫落造成的劇烈振動導致潤滑油泄漏引發(fā)兩起機器著火事故;3#尾氣透平使用至今未發(fā)生一起安全生產(chǎn)事故;此外，軸承箱軸端密封方面，3#尾氣透平增加了氣體密封裝置和抽負壓系統(tǒng)，使回油更加通暢，消除了1#、2#機組潤滑油泄漏的隱患。

3 改進意見

①機組控制系統(tǒng)須改進。一是DSP操作系統(tǒng)的CPU無備機;二是所有采集的機組運行數(shù)據(jù)，只能在DSP中顯示，無法在DCS工藝控制系統(tǒng)中全部顯示，通信不好;三是當DSP死機時，在無授權(quán)的情況下，無法恢復系統(tǒng)。關(guān)于以上問題，近兩年來，我廠正在逐步改進中。②入口靜葉調(diào)節(jié)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動部分須改進。實際生產(chǎn)中，入口可調(diào)靜葉在調(diào)整負荷時，有卡澀現(xiàn)象，高負荷時更為明顯，電動機曾發(fā)生過幾次過載跳閘事故。③軸承箱軸端密封須改進。機組正常運行時，軸承箱軸端密封介質(zhì)是二次空氣，經(jīng)二次空氣冷卻器冷卻后，溫度仍較高，不利于軸承潤滑。④油系統(tǒng)抽負壓泵無備機，曾因電機損壞，發(fā)生尾氣透平、蒸汽透平軸承箱潤滑油泄漏著火事故。2010年5月我公司已進行了技術(shù)改造。⑤機殼與內(nèi)缸應(yīng)增強抗熱變形性能，以便于安裝檢修。⑥機組噪音治理和保溫方面有待改進。

4 結(jié)束語

2003年3#裝置投產(chǎn)至今，僅在2005年5月對尾氣透平轉(zhuǎn)子進行了一次拆檢，加上國外制造商提供的技術(shù)資料不全，筆者對該設(shè)備認識了解仍有局限性，因此以上分析僅為作者個人意見，不足之處還望專家批評指正。

TQ051.3

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1003-3467(2010)20-0041-02

2010-09-05

韓公社(1972-)，男，從事化工技術(shù)管理工作，電話：13994636105。