乙烯装置三机蒸汽透平结垢的处理

马时霖，秦海良，姬宏峰

(兰州石化榆林化工有限公司，陕西 榆林719000)

兰州石化公司46万t／年乙烯装置于2005年4月开工建设，2006年10月16日中交，于2006年11月18日正式投产开车，实现一次开车成功。装置采用的是美国KBR公司的SCORE专利技术，装置裂解气压缩机201J、乙烯压缩机501J及丙烯压缩机601J，系从日本Elliott公司引进。

2017年5月乙烯装置裂解气压缩机透平出现做功效率下降，影响蒸汽平衡和装置平稳生产，无法保证正常运行。排查发现裂解炉锅炉炉水出现电导率上升的情况，判断为裂解气压缩机透平机体结垢，通过研究分析讨论，与相关专家咨询，借鉴其他单位经验，决定对三机透平进行湿蒸汽吹扫除垢。

1 事件经过

5月上旬乙烯装置在五炉投油满负荷生产运行过程中，发现裂解气压缩机出现透平进汽控制阀（GV阀）全开时压缩机转速无法满足要求，出现一段吸入压力持续偏高的情况，装置被迫逐步降低生产负荷。在对裂解气压缩机进行排查分析的同时，又发现乙烯压缩机[1]、丙烯压缩机也出现类似问题。装置组织相关技术人员进行了原因分析和对策研讨，经分析判断认为是由压缩机透平结垢引起[2]。针对此问题，采取了对三机透平进行湿蒸汽吹扫除垢的处置措施，经过两次湿蒸汽吹扫，取得了良好效果，装置恢复满负荷正常生产运行。

2 排查分析

针对此次三机透平同一时间段出现结垢的情况，装置从三个方面进行了深入分析。

2.1 裂解炉超高压蒸汽发生量分析

装置对裂解炉超高压蒸汽发生量进行了排查。发现，裂解炉总产汽量无明显变化。

同时，通过关小超高压蒸汽窜高压蒸汽的调节阀，减少超高压蒸汽下窜量约2～3t/h。

2016年10月大检修装置开工后，裂解气压缩机透平201JT进汽控制系统一直未投用，透平全凝操作，为蒸汽用量最少工况。

判断本次201J转速无法满足生产需要的情况，不是由于超高压蒸汽发生量不足所引起。

2.2 压缩机运行状况分析

针对压缩机系统，通过对裂解气压缩机201J三返一、四返四防喘阀进行检查，排除了防喘阀内漏的可能性，对各系统返回压缩机系统的流量进行排查，排除了系统内循环量偏大的可能性。

装置对各压缩机透平缸体压力进行了排查，发现各压缩机透平缸体压力（该压力测点位于透平缸体一级叶轮后）均有不同程度的上升。表1、2、3分别为201J、501J、601J透平缸体压力排查数据汇总。

表1 裂解气压缩机201J透平高、低压缸压力

表2 乙烯压缩机501J透平缸体压力

表3 丙烯压缩机601J透平高、低压缸压力

由上表及DCS中缸体压力趋势发现，201JT低压缸、501JT缸体、601JT高压缸体压力自3月底开始均有不同程度的上升，并且上升速度较快。透平缸体压力上升，说明透平机体存在结垢情况。鉴于问题的严重性，装置立即对二级脱盐水、锅炉给水、锅炉炉水、蒸汽凝液及透平凝液的水质分析数据进行了收集和分析。

2.3 水质及凝液情况排查分析

经过排查发现二级脱盐水、锅炉给水、蒸汽凝液及透平凝液的水质分析正常，锅炉炉水水质电导率异常，见表4。

表4 锅炉炉水分析数据

由锅炉炉水分析数据可知，除磷酸根指标偶有超标外，其余分析项目均在指标范围内，但锅炉炉水中电导率自3月底开始逐渐上升，与三机透平缸体压力上升时间一致，如图1所示。

图1 锅炉炉水趋势情况

3 事件原因

通过各方面排查分析，判断造成此次三机透平结垢原因为：

裂解炉连续排污不畅，造成汽包排污率有所下降，同时汽包间歇排污频次偏低，导致锅炉炉水水质变差，锅炉炉水水质情况会直接影响超高压蒸汽品质，电导率越高，说明水中固溶物（盐类）含量越高，加之锅炉炉水中电导率上升的时间与各压缩机透平缸体压力上升的时间吻合。分析认为，由于锅炉炉水水质变差，进而造成三机透平同一时间段出现机体结垢的情况。

4 吹扫过程

2017年5月13日，乙烯装置进行第一次三机透平湿蒸汽吹扫除垢操作，吹扫后，三机透平缸体压力下降。但在第一次三机透平湿蒸汽吹扫后，裂解气压缩机转速仍然无法满足装置满负荷生产需求。分析判断裂解气压缩机透平叶轮等位置仍存在结垢情况，第一次吹扫并未将垢物完全清除。2017年6月6日对三机透平进行第二次湿蒸汽吹扫。通过降低超高压蒸汽温度，吹扫期间201J适当调整转速，提高除垢效率。

吹扫后评估效果，裂解气压缩机GV阀开度41.4%，达到预期目标；低压缸缸体压力降至2.0MPa左右，将高压蒸汽压力下调至3.9MPa后缸体压力降低至1.85MPa，达到预期目标；分析透平凝液，显示硅含量、钠离子、硬度等指标基本正常，达到预期目标。

5 三机透平湿蒸汽吹扫结果

1）吹扫前后情况对比。吹扫前后，装置对201J关键参数指标进行了收集对比，见表5。

表5 吹扫前后情况

表5可知，湿蒸汽吹扫前后，在裂解气流量相同情况下。201J透平蒸汽耗量下降24t/h，GV阀阀位开度下降10.8%，效果明显。

2）三机透平凝液分析数据对比，见表6。

表6 三机透平凝液分析

两次湿蒸汽吹扫过程均中出现二氧化硅峰值，第一次湿蒸汽吹扫凝液分析中钠离子含量高，说明垢物主要为硅酸盐类，与之前原因分析一致。

6 结论

锅炉炉水水质变差导致三机透平结垢，采用湿蒸汽吹扫除垢措施后取得了较为良好的效果，但透平湿蒸汽吹扫也存在着一定的风险，稍有不慎，有可能造成设备的损坏。因此，日常工作中加强炉水水质管控，做好连续排污管理工作，保证汽包排污率；加强三机透平缸体压力监控，可有效防止透平结垢现象的发生。