氯壓機技術改造總結

謝毅龍

（寧波鎮洋化工發展有限公司，浙江寧波315204）

寧波鎮洋化工發展有限公司于2006年建成投產，擁有15萬t/a離子膜燒堿和12萬t/a液氯的生產能力。投產初期采用6臺YLJ-2000/3.5型液環式氯壓機（納氏泵）輸送氯氣，每臺納氏泵平均運行功率為185 kW，年耗電約888萬kW·h。因硫酸腐蝕和氣液沖蝕等原因造成納氏泵抽力下降，平均每半年需更換一次泵蓋、泵殼和葉輪等過流部件，零配件及檢修費用每年約50萬元。為節能減排，降低生產運行成本，根據國內氯堿裝置氯氣輸送設備使用情況，對現有氯壓機系統進行改造，將納氏泵改為離心式氯壓機（透平機）。

1 透平機選定

1.1 透平機輸送能力、出口壓力和電機功率的選定

鎮洋氯堿裝置現有6臺離子膜復極電槽，每小時氯氣產量按最高運行電流15.5kA計算，為1.323× 15.5×（144×4+142×2）÷71×22.4×96%=5 340（m3/h）。為保證裝置的安全平穩運行，此次改造采用透平機2開1備代替6臺納氏泵，單臺透平機輸送能力按氯氣產量加上20%的調節富裕量計算，為：5 340× 1.2÷2=3 204（m3/h）。

為不影響氯堿裝置平穩運行，此次氯壓機改造為納氏泵逐臺改造、透平機逐臺投運，其中，首臺透平機將與納氏泵并聯運行，而納氏泵出口壓力為0.25 MPa（A）左右，為防止透平機出口壓力過高，造成納氏泵出口憋壓、抽力下降，選定透平機出口壓力為0.25～0.30 MPa（A）。

為最大限度地利用原有200 kW電機的電纜、軟啟動等配套設施，將所選透平機電機功率限定為200 kW。

1.2 透平機型號、規格和結構的確定

通過與氯氣透平機生產廠家技術交流和詢價比價，最終選用國產的LYJ-3200/0.28型透平機3臺，主要技術參數為，吸氣能力3 200 m3/h；排氣壓力0.28 MPa（A）；電機型號Y-315L1-2/200 kW；冷卻水消耗33 t/h；密封氣消耗20 m3/h；儀表空氣消耗4.5 m3/h。

此透平機由電機、增速箱、壓縮機、氯氣冷卻系統、潤滑系統和控制監測系統組成，是電機驅動的二級離心式氯氣壓縮機。采用集成式整體設計，將電機、增速箱、壓縮機與油潤滑系統集成在同一個公用機組底座上。

電機采用200 kW、2 900 r/m普通電機，經增速箱提速后，將壓縮機增速至22 065 r/m。壓縮機采用單軸懸臂兩級水平剖分設計，巴氏合金滑動軸承支承。密封系統采用三腔迷宮式抽充氣結構，用干燥氮氣作為密封氣，防止氣中含水過高造成過流部件腐蝕；與抽氣管保持6～10 kPa正壓差，防止氯氣泄漏與潤滑油反應，影響潤滑油性能。

氯氣首先進入壓縮機一級壓縮，升壓后，進入一級氯氣冷卻器冷卻，再進入第二級壓縮，經二級氯氣冷卻器冷卻后，送往后序裝置。氯氣冷卻系統采用2臺列管式冷卻器，經防結水垢涂層處理，單獨設置在主機旁邊，每臺冷卻器換熱面積為70 m2，冷卻水自循環水系統總管引入，調節供水壓力小于氯氣壓力，采用無壓回水，用pH計實時監測回水pH值以確定換熱器有無氯氣滲漏。

潤滑系統由油箱、電加熱器、主油泵、副油泵、油冷卻器、過濾器組成。主機底座與油箱焊成一體，主機起動前，采用副油泵（電動油泵）提供潤滑，主機運行油壓正常后采用主油泵（軸頭油泵）供油潤滑，油壓控制為0.18（±0.02）MPa，油溫控制為30～40℃。

透平機組的監測控制系統由測溫、測壓、軸振軸位移監測，氯氣回流控制、軸封氣壓控制、防喘振及跑氯控制保護系統組成。機組的運行、調節、控制和監測采用PLC控制，與主裝置DCS建立通信，保持不間斷監控。

2 氯氣壓縮工藝系統改造

為使氯氣壓縮工藝系統符合透平機氯氣壓縮的要求，需對原納氏泵氯壓系統進行改造。為保證進透平機氯氣的含水量＜200×10-6且無酸霧，在原氯氣干燥系統出口與透平機進口之間，增加美國孟莫克酸霧捕集器1套。拆除納氏泵及底板，將其砼基礎找平，預裝地腳螺栓，安裝透平機，找正灌漿。拆除濃硫酸冷卻器和氣液分離器，將其砼基礎找平，預裝地腳螺栓，安裝氯氣冷卻器，找正灌漿。增加80 m3砼集水池1個，收集氯氣冷卻器回水，用離心式鑄鐵泵送至循環系統回水管。在透平機附近建造電儀控制間，與主裝置DCS建立通信，實現實時監控。每臺透平機組安裝氯氣回流、防喘振、密封氣、跑氯共4組氣動調節閥，安裝氯氣、氮氣、潤滑油、壓縮機和電機各系統各類變送器共19臺、安裝現場儀表共10臺。

3 氯壓機改造費用

氯壓機改造費用主要由以下內容組成。

（1）3臺透平機組，包括主機、電機、電儀控制柜、機組本體儀表、冷卻器、襯四氟金屬波紋管和隨機備件。

（2）酸霧捕集器殼體1臺、美國孟莫克酸霧捕集器元件3個。

（3）配套儀表：氣動調節閥、壓力表、壓力變送器、溫度計、熱電阻、自力式調節閥、pH計和通信電纜。

（4）電儀控制間和循環冷卻水回收設施建造：電儀控制間、集水池、集水泵和引水罐。

（5）管道、閥門、法蘭、緊固件、墊片、護套管、電纜架等安裝材料和機電儀管道安裝費。

（6）其他費用：壓力管道設計費、培訓費、動力電纜采購和潤滑油采購費等。

綜合以上各項費用，氯壓機改造總費用為526.7萬元。

4 氯壓機改造技術經濟評價

本次氯壓機改造項目3臺透平機陸續投運后，排氣壓力控制為0.30MPa（A），電機運行功率為200kW，2臺透平機并聯運行能滿足15萬t/a離子膜燒堿裝置的運行要求。

在氯壓機改造前，采用6臺納氏泵輸送氯氣，每臺納氏泵平均運行功率為185 kW，總功率為1 110 kW。氯壓機改造后，每臺透平機平均運行功率為200 kW，總功率為400kW，相比納氏泵每小時節電710kW·h。按全年運行8 000 h計算，節電568萬kW·h，按電價0.56元/kW·h計算，節約電費318.08萬元。

此次氯壓機改造項目總費用為526.7萬元，按所節約的電費計算，靜態投資回收期為1.66年。此外，通過氯壓機改造，每年可節約納氏泵檢修費用50萬元，降低濃硫酸消耗，同時提高氯氣液化溫度、降低液化能耗。

5 結語

本次氯壓機改造工作自2011年4月以來，歷經項目調研、可行性研究、工程設計、項目施工、試車驗收等階段，到2012年3月，第三臺透平機安裝投運，歷經1年時間。改造工作完成后，透平機組運行能力滿足了15萬t/a離子膜燒堿裝置的運行要求，達到了預期效果。在改造過程中，機、電、儀、工藝各專業和設備所在工段準備工作充分、考慮周密，納氏泵系統的停車拆除和透平機的安裝投運均未影響氯堿裝置的安全穩定運行，完全做到無縫對接。但透平機運行過程中也存在一些問題：在6臺電槽電流為15.5kA負荷條件下，透平機及氯總管各回流幾近全關，電機在額定功率附近運行，這就要求崗位操作人員及時調整、精心操作，以避免電機超負荷運行；因進油冷卻器循環水處于系統末端，循環水壓力偏低、水量偏少，在夏季，循環水溫度將上升，增速箱油溫將超出45℃的控制高限，為了透平機組的安全穩定運行，平穩渡夏，油冷卻器應增加冷凍水冷卻。