“四合一”机组新旧尾气透平的性能分析与比较

韩公社，王 浩，张河成

(山西天脊煤化工集团有限公司硝酸厂，山西潞城 047507)

“四合一”机组新旧尾气透平的性能分析与比较

韩公社，王 浩，张河成

(山西天脊煤化工集团有限公司硝酸厂，山西潞城 047507)

对天脊集团硝酸装置“四合一”机组新旧尾气透平的性能进行分析比较，并提出改进意见。

硝酸装置;尾气透平

1 概述

天脊集团硝酸厂拥有三套年产27万t硝酸装置，均采用法国GP公司的双加压生产技术。其特点是：氨在氧化炉内加压氧化，氧化氮在吸收塔内加压吸收，产品浓度为58%～60%。

1#、2#装置于1987年投产，“四合一”机组采用70年代技术，由德国GHH公司设计制造。3#装置2003年投产，机组采用90年代技术，由德国MAN透平公司兼并GHH公司后，延续GHH公司技术制造。“四合一”机组中的尾气透平利用硝酸生产中排出的尾气吸收氨氧化反应放出的热量后膨胀做功，驱动空压缩机，是一种典型的能量回收动力装置。3#装置的“四合一”机组与1#、2#主要工艺指标相同，但在结构性能、操作控制、维护保养等各个方面有了很大的改进;尤其在尾气透平上更为明显。下面就1#、2#装置尾气透平与3#尾气透平在结构、维护检修、工艺操作等方面进行逐一比较。

2 结构、工艺操作比较

2.1 结构方面

新旧装置结构比较见表1。1#、2#装置结构简单，体积较大，检修维护方便，同时转速较低，噪声较小;3#装置结构较复杂，体积较小，转速高，但噪音较大，检修维护复杂。

与1#、2#相比，3#做功形式有较大改进，由二级冲动变为三级反动加一级冲动。单级负荷降低，叶片径向尺寸大幅度减小，相对强度增加，安全性更强。在负荷调整方面，3#采用入口静叶可调方式，使负荷调整更加方便，并且消除了初级叶片受力不均的现象;从设备安装上看，3#尾气透平与空压机基座同体，理论上调整方便，但实际安装时状况复杂。可能是基座钢性较差，长途运输吊装等因素的影响。

表1 新旧结构比较

2.2 操作控制方面

新旧工艺操作比较见下页表2。3#尾气透平主要工艺指标测量全面，轴振动和轴位移均采用本特立3300系列仪表监控。上下缸温差，转子上下部温差均增设指示仪表，尾气透平转速也有多通道测量指示仪，设备运行状况一目了然，便于操作控制。因此自动化程度高，操作控制严格，并全面实现了DSP中央控制。1#、2#装置工艺指标测量不全面，自动化程度低，主要实行现场操作控制，操作条件较宽松。在机组启动时间上，新旧尾气透平总体上基本相同，因3#装置尾气透平壳体减薄，温差变形较大，3#升温升压操作更加严格合理。

表2 新旧工艺操作比较

2.3 设备安全方面

3#尾气透平本质安全度比1#、2#要高。3#转子是挠性的，比1#、2#转子(刚性)机械性能优良。1#、2#采用偏心锤式机械脱扣和电子超速脱扣两种保护系统，3#虽然是无机械脱扣装置，但有多通道电子超速连锁保护系统，经济性和安全性更加合理。

2.4 安全生产方面

投产至今，1#、2#尾气透平发生过多起严重事故。1995年调整负荷分配阀时，因阀座稳丝脱落进入内缸，使转子叶片损伤严重。1996年2#装置停车后，机组盘车装置违章操作发生过转子弯曲事故。2000～2002年1#、2#因长期超负荷(105%负荷)运行，转速偏高，发生过两起叶片脱落的严重事故;同时因叶片脱落造成的剧烈振动导致润滑油泄漏引发两起机器着火事故;3#尾气透平使用至今未发生一起安全生产事故;此外，轴承箱轴端密封方面，3#尾气透平增加了气体密封装置和抽负压系统，使回油更加通畅，消除了1#、2#机组润滑油泄漏的隐患。

3 改进意见

①机组控制系统须改进。一是DSP操作系统的CPU无备机;二是所有采集的机组运行数据，只能在DSP中显示，无法在DCS工艺控制系统中全部显示，通信不好;三是当DSP死机时，在无授权的情况下，无法恢复系统。关于以上问题，近两年来，我厂正在逐步改进中。②入口静叶调节机构的转动部分须改进。实际生产中，入口可调静叶在调整负荷时，有卡涩现象，高负荷时更为明显，电动机曾发生过几次过载跳闸事故。③轴承箱轴端密封须改进。机组正常运行时，轴承箱轴端密封介质是二次空气，经二次空气冷却器冷却后，温度仍较高，不利于轴承润滑。④油系统抽负压泵无备机，曾因电机损坏，发生尾气透平、蒸汽透平轴承箱润滑油泄漏着火事故。2010年5月我公司已进行了技术改造。⑤机壳与内缸应增强抗热变形性能，以便于安装检修。⑥机组噪音治理和保温方面有待改进。

4 结束语

2003年3#装置投产至今，仅在2005年5月对尾气透平转子进行了一次拆检，加上国外制造商提供的技术资料不全，笔者对该设备认识了解仍有局限性，因此以上分析仅为作者个人意见，不足之处还望专家批评指正。

TQ051.3

B

1003-3467(2010)20-0041-02

2010-09-05

韩公社(1972-)，男，从事化工技术管理工作，电话：13994636105。