3102－JT转子结垢对工艺的影响和清洗处理

王科伦，浦发平

（1.四川大学化工学院，四川成都 610065；2.贵州赤天化股份公司，贵州赤水 564707）

赤天化二氧化碳汽提法尿素生产装置是上世纪70年代引进的全国十三套大化肥之一，是典型的荷兰斯太米卡邦尿素工艺。该装置二氧化碳压缩机为离心式压缩机，采用蒸汽驱动透平。工艺人员经过不断探索、学习和总结，装置已达到较稳定的运行状态，但由于外部因素的影响，使装置的安全生产受到不同程度的威胁。

1 结垢现象

2011年7月，尿素生产装置自设备年度大修开车运行才两个月，二氧化碳压缩机3102－JT透平就出现做功严重不足的现象，生产负荷加不上去，压缩机高中压阀开度增大，特别是中压阀全开，无调节余地，抽汽压力PC3920波动大，对蒸汽系统影响大，能耗高，严重时生产装置在70%负荷都不能稳定运行。

2 结垢原因

根据工艺参数反映出来的现象分析判断，系二氧化碳压缩机透平3102－JT结垢，做功不足，对工艺造成影响。经公司分析部门取样分析，确认为蒸汽品质差，蒸汽中Na＋、SiO2等含量高，引起蒸汽透平的叶片和喷嘴结垢。这是由于公司为优化工艺，引用了纸业公司的蒸汽，为调节锅炉给水的pH值、除垢，加入了NaOH、Na3PO4。

3 结垢处理

由于结垢严重，蒸汽退不出来，会引起PC3920超压，安全阀启跳，引起压缩机喘振而跳车。为使生产装置能按正常封塔停车操作停下来，也为处理压缩机透平结垢赢得时间，避免紧急停车或处理压缩机透平结垢时间不够造成生产装置排放后再开车，造成公司经济损失，制定了专门的停车方案，热洗透平。

3.1 生产装置停车

（1）蒸发、解吸保持运行，系统视抽汽压力情况减负荷到最低（20 000～23 000m3／h）。

（2）循环岗位打开80VC阀3至5扣，全开HV3918副线阀，开0.9MPa蒸汽放空阀一半，适当打开高压调温水加蒸汽阀。

（3）总控逐渐关小PV3918、开大HV3915A，将抽汽流量FI3902控制在55～60t／h，PC3920控制在2.1～2.4MPa，开大PV3915，维持好PC3206、PC3915压力。

（4）系统正常封塔停车，停3104－J、3301－J，注意3104－J出口压力，泵岗位开3104－J出口排放阀降压至进口压力。

（5）逐渐关闭HV3201，关闭时注意PC3920、PC3918压力，特别是抽汽压力，不要大幅度减抽汽流量。

（6）HV3201关闭5min后开PV3203，将CO2导出系统，同时压缩进行降压降速度。

（7）压缩在退抽汽，开HV3100切断阀时，总控要注意控制抽汽压力稳定在1.5～2.2MPa。

（8）视情况停蒸发，如停车过程中出现抽汽超压或压缩机喘振，立即按照紧急停车处理。

3.2 透平热洗

3.2.1 准备工作

为保证生产装置不排放，车间制定详细的清洗方案。在停车前，提前预制并焊接好低压饱和蒸汽清洗管线，管线采用1吋不锈钢管焊接，要求氩弧焊焊接，管线预制完后应进行彻底冲洗和吹扫。接入主蒸汽放空管线，断开低压饱和蒸汽接入处（3104－F导淋处）法兰。预制透平缸体排放阀，新增排放导淋并准备透明管（观察透平缸体热洗过程中液位），透平停车后在缸体排放管线接入新增导淋管线。见图1。

图1 管线连接示意

3.2.2 热 洗

（1）机组停车需0.5h。机组停车后立即全关250VC阀、抽汽止逆阀、注汽切断阀，开各蒸汽管线放空阀；通过放空阀确认250VC阀及副线阀完全关死；接缸体导淋、拆除3907－J前进口短接，拆除透平高压调节阀下部局部保温，便于监测缸体温度。降温约需要3h，同时采用风机吹透平缸体降温。清洗前工艺确认高压事故停车阀、高压提板阀全开，中压提板阀开度80%。

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（2）机组停车3h或DCSTI3008点温度下降趋势变缓后，温度在150至180℃之间，缓慢微开250VC副线，排尽饱和蒸汽管线冷凝液后注入少量低压饱和蒸汽，并监视TI3008和透平缸体温度下降速率，严防缸体温度出现大幅下降。蒸汽加入量及降温速率可通过250VC副线阀、低压饱和蒸汽加入阀、高压调节阀控制。根据温度下降趋势，透平抽真空，保持足够量蒸汽流通。

（3）混和蒸汽降温2h或缸体降温趋于平缓后，排空3905C液位，破真空（可开辅抽维持适当真空），开始往蒸汽中加入冷凝液，严格监视缸体温度下降趋势，通过缸体导淋排尽积液。该清洗过程中，根据缸体温度和PI3930压力情况，关小250VC副线阀，开大3104－F低压饱和蒸汽加入阀。

（4）加冷凝液清洗2h或缸体温度不再下降后，停止加混和蒸汽，全关中压调节阀，全开冷凝液阀加水，通过缸体导淋透明管观察缸体液位，待冷凝液满至中压调节阀阀前一定位置后，反复开、关中压调节阀冲洗透平中压段。该步骤实施过程中，若液位上升后透平盘车停转或液位无法上升到中压阀阀前（通过段间轴封漏入后缸），中止该步骤，恢复混和蒸汽或低压饱和蒸汽加冷凝液方式清洗。

（5）冷凝液清洗1.5h或清洗冷凝液中SiO2、Na＋含量下降趋于平稳时停止加冷凝液清洗。重新加入混和蒸汽吹扫10～30min。蒸汽吹扫过程中，向3905C充液80%后通过3907－J进口短接处排尽冷凝液及杂质，排空后再次充液并开始抽真空，确认缸体排尽积液后恢复缸体导淋和3907－J进口短接，同时主蒸汽管线开始暖管。该步骤视清洗时间可尽量缩短或不吹扫，但须确认缸体积液排尽。

清洗过程中，加冷凝液之前中化每30min在3907－J进口短接处取样分析，加冷凝液之后每20min取样分析，直到清洗冷凝液中SiO2含量下降趋于平稳或清洗达规定时间为止，同时分析磷酸盐、Na＋浓度，并检查冷凝液pH值，作为参考。清洗合格后，拆除低压饱和蒸汽清洗管线，恢复原管线。

4 热洗效果

公司于2011年7月7日对二氧化碳压缩机进行热洗。按照热洗方案，7：04系统封塔停车，7：05停蒸发，7：12停解吸，7：20停3102－J，9：30注入低压蒸汽降温，开始热洗，10：30混入冷凝液，11：30全走冷凝液，15：30停止清洗，16：28机组冲转，18：45投料开车。在整个热洗过程中，分析部门一直取样分析，见表1。

表1 3102－J清洗数据记录（7月7日）

热洗后，二氧化碳压缩机冲转开车，未发现异常，运行稳定，所有参数恢复正常，达到正常工况下指标，见表2。

从表2中不难看出，热洗前，压缩机的高中压阀已开完，蒸汽用量大，负荷加不上去；热洗后，压缩机的高中压阀恢复正常开度，蒸汽用量下降，能耗恢复正常水平，负荷也可以加满甚至更高。

5 注意事项

（1）低压饱和蒸汽清洗管线须提前预制好，并确认清洗干净，防止清洗过程中机械杂质带入透平。

（2）整个清洗过程中，全程确认透平转子处于转动状态，油系统不能中断，机组不能停转。透平盘车转动必须有专人监护，当盘车器出现故障不能正常运转时，立即手动盘车。

（3）往蒸汽中加水操作要缓慢，防止发生水击，并注意管道是否振动，声音是否异常。

（4）清洗结束后，通过缸体导淋确认缸体排尽积液，所有蒸汽管线确认无冷凝液积存。

（5）清洗结束后，需向3905－C充液并通过3907－J进口短节排尽冷凝液及杂质后再次充液开车。

（6）清洗按照尿素系统正常封塔停车12h进行，如机组降温时间过长而热洗时间不足或热洗效果达不到要求，需延长机组除垢处理时间，则排放高压系统延长热洗时间或采取其他方式进行除垢。

表2 热洗前后运行参数对比

6 总 结

由于二氧化碳压缩机透平3102－JT结垢在此前未遇到过，热洗也从未进行过，在同类大氮肥装置中也很少遇到。我们针对压缩机透平的结构特点和实际运行情况，制定出详细的热洗方案，方法是可行的。通过此种方法热洗，压缩机透平3102－JT做功能力恢复到结垢前，能耗明显下降，达到所要的效果。采用此种热洗方法，压缩机透平不用开缸，尿素高压系统不排放，检修成本降低，恢复开车时间缩短，比开缸热洗节省30h，从而为企业创造更多经济效益。