燃氣輪機油系統小改造

2011-01-30 10:50:18鄒應超

化工設計通訊 2011年3期

鄒應超

(中海石油化學股份有限公司,海南東方 572600)

1 裝置簡介

中海石油化學股份有限公司一期合成氨裝置采用英國ICI-AMV工藝,生產能力1 000 t/d。該裝置自1996年10月投產以來總體運行穩定,能耗低。裝置最大的特點之一是工藝空氣壓縮機是由意大利新比隆公司(NP)生產的PGT-10型燃氣輪機帶動的。燃氣輪機啟動快,占地小,而且大大節省天然氣的消耗,為公司節能工作作出突出貢獻。

該型號的燃氣輪機在新比隆公司(NP)生產的重型燃氣輪機系列中屬于較小功率的地面型燃氣輪機。主要由壓氣機、燃燒室和透平三大部分組成,為雙軸式設計,其中高壓軸帶動自身的軸流壓縮機;低壓軸用以驅動工藝空氣壓縮機,為負荷軸;排氣供廢熱鍋爐用作燃燒空氣。啟動初期由電機拖動,帶有注汽設備以增加功率和減少氮氧化合物排放。外界空氣通過軸流壓縮機加壓后進入燃燒室,與來自燃氣管線的天然氣燃燒產生高溫高壓的燃氣進入透平做功來驅動軸流壓縮機和工藝空氣壓縮機。

2 燃氣輪機油系統改造原因

在最近幾年使用過程中發現燃氣輪機油冷器后總管油溫偏高,在55～60℃之間,正常情況下應為40～50℃,該機組油溫高報警設定值為72℃,聯鎖值為79℃,由于偏高的總管油溫,引起了機組一系列的問題和安全隱患。

(1)該燃氣輪機安裝在四季如夏的海南省東方市,環境溫度特別高,而燃氣輪機油系統中的油冷器設計的工作能力有限,使得燃氣輪機潤滑油總管油溫普遍偏高,從而導致機組2#軸承的回油溫度更高,對機組軸承使用非常不利。

(2)油溫偏高會引起所使用的潤滑油氧化安定性發生改變,造成潤滑油氧化。機組潤滑油發生氧化后會引起其黏度增大,酸值升高,顏色變深,表面張力下降等,促使油品老化;嚴重氧化會引起金屬腐蝕,縮短油的使用壽命,甚至會造成嚴重的磨損。

從圖1數據看出,從2010年開始,02機組32#透平油運動黏度逐漸靠高限運行(指標為28.8～35.2 mm2/s),2010年8月1日分析結果為35.42 mm2/s,2010年8月11日補樣分析結果為35.23 mm2/s。

(3)在機組正常運行中,全開燃氣輪機油系統油冷器循環水進出口閥情況下,燃氣輪機潤滑油總管油溫為59℃左右,較設計溫度40～50℃偏高,總管油溫偏高導致軸承回油溫度較高,特別是最高點燃氣透平二號軸承回油溫度達102℃,距離設計報警值107℃很近,一旦油溫繼續上漲,我們沒有控制油溫上漲的措施,可能引起2#軸承的損害以及油溫高聯鎖跳車的重大事故,不利于機組的安全運行。

(4)油溫偏高導致機組油箱油氣放空量偏大,油耗增加。實際運行中,空壓機需每月補3至4桶32#防銹氣輪機油。甚至會由于油氣放空量較大導致油氣分離器無法完全處理而使極少量油從放空管中溢出,給環保帶來一定影響。

圖1 02機組2008～2010油黏度

3 改造方案

燃氣輪機油系統的問題在于潤滑油總管油溫過高,燃氣輪機原有的油冷器換熱能力有限,需增加油冷器來降低油溫,而增加新的油冷器將增加生產成本。機組附近正好有一廢舊的油冷器04E103,雖然此油冷器與燃氣輪機油系統中原有的油冷器不是一個型號,但是可以試一下。

將目前的油冷器02-K001E1A/B與閑置的冷卻器04-E103串聯,加大換熱面積,同時保留原有管線,增加三個隔離切斷閥。如04-E103進行串聯后不能滿足機組油系統相關運行指標時(主要考慮改造后油壓的變化),可立即恢復原02-K001E1A/B工作狀態,從而確保機組運行安全。管線連接示意見圖2。

圖2 新增油冷器管線連接示意注:虛線部分為增加的管線及閥門

4 改造風險評估

對于在燃氣輪機原有油冷器后串聯一閑置換熱器導致管線長度及彎道增加,改造后部分管徑改變(原油冷器出口管線為4吋,而閑置換熱器04E103設備進出口管線為3吋),是否會給燃氣輪機潤滑油油壓及流量帶來影響,以及串聯后機組油壓是否會出現較大的波動或者引起機組油壓低跳車,我們提供燃氣輪機原有油冷器,閑置換熱器04E103、燃氣輪機潤滑油泵的相關設備參數與成達公司相關人員,成達公司合理設計及計算后,結合油系統現場流程回復如下。

(1)油冷器后串聯一期裝置閑置換熱器04E103后影響潤滑油油壓最大壓降為0.03 MPa,目前機組正常油壓為0.185 MPa,且油壓可以通過自力式調節閥控制回流量進行調節,油壓可滿足機組運行需要。

(2)油冷器后串聯閑置換熱器04E103對潤滑油流量基本無影響。

(3)油冷器后串聯閑置換熱器04E103完全可滿足將油溫降至45℃運行的要求,油冷器出口油溫可通過循環水切斷閥調節。

(4)改造前由工藝人員記錄油系統相關參數,在改造實施后,首先進行油洗,再記錄參數,如發現不能滿足運行需要,恢復原流程操作,進行機組開車。