低压瓦斯气回收压缩机排气温度高原因分析及对策

冯超群，闫 华，孙胜微

（中国石油长庆石化公司，陕西咸阳 712000）

低压瓦斯气回收压缩机排气温度高原因分析及对策

冯超群，闫 华，孙胜微

（中国石油长庆石化公司，陕西咸阳 712000）

对LG20/1.0型低压瓦斯气回收螺杆压缩机排气温度高原因进行分析，打开设备进行检修排查，分析主要原因为冷却系统结垢堵塞造成失效；次要原因是冷却器管程分程隔板密封失效，造成循环水短路，冷却器冷却效率下降。针对以上问题综合分析其产生原因并提出处理措施建议，从而彻底解决低压瓦斯气回收螺杆压缩机排气温度高的问题，文章对解决类似工况下的螺杆压缩机排气温度高有一定的指导作用。

低压瓦斯气回收螺杆压缩机；排气温度高；堵塞；短路

长庆石化公司属于燃料型炼油厂，加工规模500×104t/a。2006年8月建成投运低压瓦斯气回收系统，其作用是将上游炼油装置的排放气（主要由氢气、烃类、硫化氢、空气以及杂质等组成）经过螺杆压缩机升压后循环再利用至各个装置，回收系统配套两台LG20/1.0喷液式螺杆压缩机。2015年3月至4月底，低压瓦斯气回收螺杆压缩机排气温度从24℃逐步上升至近60℃，接近联锁自保跳车值，随即进行压缩机切换操作，对停机压缩机进行检维修，排查具体原因。

1 低压瓦斯气回收螺杆压缩机排气温度高现象及危害

1.1 排气温度高现象

螺杆压缩机排气温度达60℃，整个排气管线及气液分离罐温度整体升高，接近螺杆压缩机排气温度高联锁自保停车值。排气管线测温点和手持测温枪测温数据（见表1）。在分液罐顶部用新鲜水进行浇淋，产生大量水蒸气。

1.2 排气温度高的危害

（1）螺杆压缩机排气温度高会导致大量的冷却液处于气相，增加气、液分离的困难，导致更多的冷却液进入低压瓦斯气管网。不仅螺杆压缩机冷却液用量增加，同时使低压瓦斯气品质下降。

（2）螺杆压缩机长期处于排气温度高状态下运行，会导致转子抱死等设备故障发生[2]。由于冷却液为循环水，压缩机内部转子等部位易结垢，阴阳转子在做功时产生的热量因转子结垢导致不能有效带走，排气温度会继续升高，严重时压缩机内部转子间隙被水垢填满，可能出现转子卡死停机。

（3）排气温度越高，螺杆压缩机的效率降低，产气量也会受到影响随之下降。

（4）由于低压瓦斯气属于易燃易爆物质，排气温度过高，发生泄漏会造成设备爆炸损坏的事故，存在极大的安全隐患。

表1 螺杆压缩机排气温度数据表

2 低压瓦斯气螺杆压缩机简介

2.1 结构及工作原理

压缩机机组主机为单级喷液式螺杆压缩机，主要由机壳、同步齿轮、阳转子（四齿）、阴转子（六齿）、轴承、机械密封组件等组成。工作原理是电机通过轴带动阳转子旋转，阳转子又通过同步齿轮带动阴转子转动。这样阳转子和阴转子做相反方向同步旋转运动，齿槽间的密封容积逐渐缩小，使腔内气体达到压缩效果，压缩气体然后进入排气腔排出。通过向压缩机机腔内喷液，润滑阴阳转子，保证啮合间隙。

2.2 主要设计参数

喷液式压缩机型号：LG20/1.0；进口流量：20 m3/min（入口状态）；压缩级数：1；轴功率：≤135 kW；转速：2 950 r/min；配套主电机：YB2 235M1-2W。

2.3 运行参数

进气压力：-5 kPa～10 kPa；排气压力：0.6 MPa～0.8 MPa；容积流量：20 m3/min；进气温度：35℃～40 ℃；排气温度：≯50 ℃；柴油循环量：6 t/h～8 t/h[1]。

2.4 压缩机冷却系统

螺杆压缩机冷却液在气相0.6 MPa的压力下，经过滤器至喷嘴进入螺杆压缩机，在压缩机入口处进入压缩机内部与低压瓦斯气充分混合，随低压瓦斯气进入气液分离罐，冷却液经分离后循环使用，气液分离罐液位低时，从压缩机入口补充冷却液。

3 螺杆压缩机排气温度高的常见原因分析

螺杆压缩机在日常生产运行过程中，导致排气温度高的常见原因主要有以下几点：

3.1 冷却系统故障

螺杆压缩机产生的绝大部分热量由冷却液带走，冷却液随后在冷却器与循环冷却液进行强制换热，冷却器壳程及管程堵塞或换热失效会导致冷却液温度过高、压缩机产生的热量带不走，则会造成排气温度过高。

冷却液与低压瓦斯气充分接触后，随低压瓦斯气至气液分离罐，经分离后，冷却液从分离罐底部经由DN25的管线至冷却液冷却器，换热后经由DN25管线至冷却液过滤器后至压缩机喷嘴喷至压缩机入口。冷却液过滤器或任何一段管线、阀门堵塞，会造成冷却液喷液量降低。低压瓦斯气在入口得不到初步降温，也会导致排气温度升高。

3.2 压缩机结垢堵塞

由于低压瓦斯气为各装置放空气体，其中含有硫化氢、二氧化硫等气体，在富氧环境下易在压缩机机体内部出现结硫堵塞[1]；同时低压瓦斯气携带有催化剂粉尘等杂质，若前置过滤器失效或维护不当，易造成机体内部堵塞，压缩机阴阳转子间隙、转子与端板间隙以及排气端气封间隙会因堵塞逐渐缩小，做功产生的热量积聚，不能有效被带走，也会造成压缩机排气温度升高。

3.3 压缩机喷淋冷却液水质差

螺杆压缩机冷却液为循环水，水质较差的循环水在机体高温作用下易发生快速结垢，附着在转子及压缩机内部的空隙。水垢的导热性极差（只有金属的1/200），机体内壁和转子一旦开始结垢，会直接影响机体和转子散热，随着时间的推移，排气温度会不断上升，结垢情况也会逐渐加重，直至发生转子抱死故障停机[2]。

循环水水质较差同时也会造成工艺管线结垢堵塞，整个冷却液系统和循环水系统都会受到影响，这会影响整个系统的传热效率，最终导致冷却效果下降，排气温度升高。

3.4 冷却液补液量不足

冷却液补液量不足会直接导致压缩机入口低压瓦斯气温度降低，还会导致循环喷液量的减少。具体表现为分离器液位上升缓慢或无液位。循环喷液会在机组停留时间加长、循环频次增加。这样低压瓦斯气在入口得不到初步的降温，又因循环喷液量少且温度高，在压缩过程中得不到有效的降温，导致排气温度的上升。

3.5 排气不畅或出口气体逆流

压缩机排气出口蝶阀或止逆阀不能完全开启，导致压缩机做功增加，排气压力升高、流速过快，也会造成排气冷却效果下降。

压缩机排气出口止逆阀密封垫圈不严或故障失效，可能会出现低压瓦斯气回流现象，也会造成排气温度上升。

3.6 入口温度过高

在压缩机工况不变的情况下，入口温度过高（超出设计值过多）亦会导致排气温度上升。

4 原因排查及处理措施

针对低压瓦斯气回收螺杆压缩机排气温度高的原因，经过分析讨论，需要打开检查压缩机机体、低压瓦斯气过滤器、冷却液冷却器、冷却器过滤器及冷却液喷嘴，同时拆卸冷却液工艺流程管线进行检查，通过检查发现以下问题：

4.1 压缩机冷却液冷却器换热器失效

冷却液冷却器分程隔板密封不严、管束及壳程堵塞严重。

（1）管程封头分程隔板密封面腐蚀呈坑洼状，密封失效，带筋型高强石墨垫片有裂纹，封头隔板与管束密封不严，出现短流现象，直接影响了换热效率。

处理措施：对冷却器封头分程隔板腐蚀部分进行同材质更换，并保证密封面的平整度。对已失效高强石墨垫片更换为带筋型垫片，并用密封胶进行封闭。

（2）冷却器管束外壁结垢，造成换热器管壁之间堵塞，影响换热效率。分析管束之间堵塞物为催化剂粉尘及杂质等（见图1）。

（3）管束有堵塞情况，分析为循环水水质较差，循环水未经过滤直接进入冷却器管程，造成淤泥积聚在管束管壁上，冷却液流通量减少，导致管束传热效能下降。

处理措施：清洗换热器管束内淤泥、管束外堵塞物及水垢。改善循环水品质。建议后期在循环水入口增加过滤网，或有针对性的采用加大药剂投加量，减少黏泥附着管束。

4.2 冷却液循环系统堵塞严重，基本无冷却效果

（1）螺杆压缩机冷却液两排喷嘴共30个喷孔全部堵塞，堵塞物厚度约2 mm，分析主要成分为催化剂粉尘、硫及杂质等[3]。造成压缩机入口基本无喷液，排气冷却措施失效。

（2）打开冷却液工艺流程管线，发现循环喷液工艺管路存在大量粉尘类物质，尤其是冷却液冷却器出口法兰处完全堵实，造成冷却液无法流动，螺杆压缩机喷液量基本没有（见图2）。

（3）打开检查冷却液过滤器，滤芯也堵塞严重，分析主要为催化剂粉尘、硫及杂质等。

分析堵塞产生的具体原因为催化剂粉尘及杂质由低压瓦斯气带入系统，积累产生堵塞。硫结晶主要是因系统内存在一定量氧气，与低压瓦斯气中的硫化氢反应产生结硫现象[1-3]。

解决措施：对冷却系统进行全面清理检查，清理螺杆压缩机冷却液喷嘴堵塞物，疏通冷却液工艺管路，更换两台冷却液过滤器滤芯，缩短滤芯更换周期为3月/次。

4.3 压缩机机组内部存在粉尘类杂质，影响压缩机做功效率及冷却液循环系统

（1）打开低压瓦斯气螺杆压缩机入口过滤网，发现其杂质较少，未堵塞，因后路堵塞严重，分析杂质主要来源一方面是来自于低压瓦斯气，所以认定压缩机入口过滤器滤网目数过小,不能有效截流低压瓦斯气中粉尘等杂质。立即将螺杆压缩机入口过滤网目数更换为80目。

图1 换热器管束堵塞照

图2 冷却液过滤器及冷却器出口法兰口

（2）检查螺杆压缩机机组内部，存在粉尘类物质，分析主要为低压瓦斯气和冷却液携带杂质造成，同时存在一定的结硫现象，也是粉尘的重要组成部分，用高压水枪冲洗压缩机组内部粉尘杂质等颗粒物。

5 处理效果及注意事项

通过以上措施，低压瓦斯气回收螺杆压缩机排气温度高的问题得到了根本解决。通过加强工艺管理和检维修质量控制，压缩机排气温度持续在38℃左右，运行正常。为确保压缩机长周期稳定运行，针对检修中存在的问题，建议在日常生产中注意以下事项。

（1）加强压缩机入口过滤器运行管理，从源头控制进压缩机低压瓦斯气质量，使用合适目数的过滤器网，目数越高或上游装置开停工及异常工况下，清理频次应相应增加，防止催化剂、杂质等进入后续流程。需要注意过滤网目数不能过高，易造成压缩机功耗增加。

（2）加强冷却水、循环水水质管理，有针对性的对循环水、冷却水腐蚀和结垢堵塞情况进行分析，及时清理过滤器，通过优化调整加药措施，预防杂质或黏泥在系统中积累，降低腐蚀速率。必要时可更换冷却水、循环水水源，降低水中钙离子浓度。若无法解决水质中钙结垢问题，建议恢复使用原设计冷却液，采用柴油进行冷却处理，可有效减缓腐蚀结垢速率。

（3）加强压缩机组换热器检维修规程的细化和落实，做到步步检查、步步确认，确保检维修过程质量受控。需根据运行情况分析，定期进行清理检查，尤其在关键环节：管束清洗、垫片更换、喷嘴清理等操作时一定确保检修质量，防止检修不彻底的情况发生。

［1］孙胜微.炼厂火炬气螺杆压缩机腔体硫结晶分析［J］.石油化工应用，2011，30（8）：74-85.

［2］莫才颂，王罡纲，林荣雄.火炬气回收装置螺杆压缩机结垢原因分析［J］.压缩机技术，2014，（3）：55-61.

［3］刘国良，董红彦.火炬气螺杆压缩机内部结晶的分析［J］.石油化工设备技术，2007，28（6）：39-40.

TE964

A

1673-5285（2017）11-0144-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.034

2017-10-18

冯超群，男（1985-），学士，环保工程师，邮箱：fengcq-cs@petrochina.com.cn。