氯氣壓縮機組運行總結

付信忠

（山東陽煤恒通化工股份有限公司化工廠，山東 郯城 276100）

山東陽煤恒通化工股份有限公司 （以下簡稱陽煤恒通）40萬t/a離子膜燒堿項目一、二期各20萬t/a裝置分別于2011年7月1日和2012年4月25日順利投產運行。氯氣輸送設備選用4H-3/4100型國產氯氣透平式壓縮機。該壓縮機運行一年多來，各項指標總體平穩，綜合效益顯著。

1 氯氣透平機的規格和性能

1.1 氯氣壓縮機技術參數

標況流量：4 100 m3/h；

適用燒堿產量：10萬t/a；

氯氣進口溫度：20～30℃；

氯氣進口壓力（絕壓）：0.085 MPa；

氯氣含水：≤100×10-6；

氯氣出口壓力（絕壓）：0.38 MPa；

電機功率：355 kW；

高速軸轉速：10 450 r/m。

1.2 氯氣壓縮機結構特點

氯氣壓縮機為單吸三段三級離心式結構，機組設段間冷卻器、出口冷卻器。壓縮機、增速器和驅動電機布置在同一公共底座上，由1臺電機通過增速器驅動。輔助設備主要有油站、氯氣冷卻器及相關的儀表、閥門等。

1.3 氯氣壓縮機工作原理

氯氣壓縮機是一種多級離心式壓縮機，其工作原理是借助葉輪的高速旋轉所產生的離心力對氯氣做功，把葉輪旋轉的機械能轉化為動能，使氣體流速得到提高，氣體在流經擴壓器和蝸殼時，速度降低，氣體的動能轉化為靜壓能，使氯氣壓力升高，滿足工藝使用要求。

1.4 氯氣壓縮機優缺點

優點：單臺容量大能耗低效率高節能效果顯著；性能參數穩定調節范圍大適應性強；運行操作維護簡單，維修費用低。

缺點：操作要求高，氯氣含水≤100×10-6，無酸霧夾帶；潤滑油系統、氯氣冷卻及密封保護氣指標要求嚴格；操作過程嚴禁喘振工況出現。

1.5 氯氣壓縮機主機結構

（1）壓縮機缸體為水平剖分式鑄造缸體，進出口接管全部向下，下半缸體中分面處向兩側伸展出4個支腿，支撐在臺板上，下半缸體還設有定位鍵，以保證橫向和縱向的定位，缸體材料為HT250。

（2）壓縮機轉子由主軸、3個葉輪、推力盤、軸位移盤及氣封套組成，第二級葉輪采用反向安裝，并置于第一級葉輪的對稱位置，既可以平衡部分軸向力，又便于密封。葉輪為銑制葉片焊接結構，材料選用鎳鉻鉬合金鋼，以滿足葉輪在高速旋轉下的高強度要求。在各級葉輪間裝有無葉擴壓器及蝸殼，第一、二級蝸殼為圓形截面，切向進氣；第三級因位置所限，采用中線進氣。

（3）葉輪口環和級間密封為迷宮密封。軸端密封為帶充抽氣式的三腔迷宮式疏齒密封。注氣壓力用差壓變送器控制，其壓力比平衡腔壓力高5～7 kPa。該密封既能阻止氯氣外泄，又可控制注氣及抽氣的氣量在合理的范圍內。為了防止氯火的產生，密封片采用高熔點鎳片，其相應位置上的軸套也采用了較高熔點的鎳鉻合金。

（4）油站包括集裝式潤滑油油站、高位油槽及其內部的連接管道。集裝式油站集油箱、油泵、油冷器、油過濾器、監控儀表、控制儀表及其連接管線組裝在一個公用底座上組成。油箱采用不銹鋼材料制造，帶電加熱裝置，能使油箱內的油溫在6 h內從最低環境溫度加熱到規定的開車溫度。油箱頂部設有充氮氣節流孔板，氮氣耗量5 m3/h。雙聯的油冷卻器及過濾器設連續流切換閥，在不停機的情況下，可進行切換檢修，并且在切換時無壓力波動。

2 氯氣壓縮機運行中出現的問題、原因分析及解決辦法

2.1 主機喘振

陽煤恒通化工離子膜裝置自開車以來氯氣透平機組也曾發生機身震動加大、氯氣出口力波動和主機電流劇烈波動的情況。究其原因是氯氣透平機喘振造成的。這種喘振極易造成主機震動加大、高速轉子失穩、壓縮機排氣時有時無，如不采取有效措施，會造成嚴重的后果，甚至整套機組都可能報廢。

為了防止氯氣壓縮機進入喘振工況，采用了氯氣壓縮機的防喘振調節系統：該系統采用旁路回流調節方式，即把第三段冷卻器出口的部分氯氣引至氯氣壓縮機的一段進口。回流量由氯氣出口總管的流量決定，流量信號裝置是安裝在總管上的孔板，其壓差信號經電氣轉換器轉換成氣動信號，自動調節回流旁路上的氣動隔膜調節閥的開啟程度，同時，當出口總管流量降至給定流量80%時報警。流量的調節范圍為給定流量的70%～80%，流量的調節范圍為1 640～4 510 m3/h，該調節方式雖然降低了一些機組效率，但簡單實用，比較可靠。

2.2 中冷器泄漏

氯氣壓縮機組為單吸三段三級壓縮，氯氣進入壓縮機進口前的溫度一般為30℃以下，一級壓縮后氯氣溫度上升至98℃。為防止氯火的產生，保證壓縮機輸氣能力，每級壓縮以后的氯氣都必須進行冷卻。氯氣壓縮機組配有3臺立式列管式氯氣中間冷卻器，簡稱中冷器，分別冷卻經一級、二級、三級壓縮后的氯氣。將透平機葉輪壓縮產生的熱量帶走，降低氯氣溫度和體積，提高氯氣壓縮機打氣量。

中冷器泄漏是氯氣壓縮機運行過程中不常見的故障，可一旦出現，泄漏就會造成壓縮機進水、葉輪、密封腐蝕、一段中冷器報廢的后果。出現這樣的事故有 3 方面的原因［1］。

（1）中冷器管材、板材、焊接等品質有問題，該公司選用的中冷器設計壓力為殼程0.4 MPa，管程0.3 MPa，材質是Q345R，換熱面積為175.6 m2。氯氣走殼程，冷卻水走管程，水路為雙流程設計，各級氯冷回水管上均設有有效氯檢測點。保證中冷器品質。

（2）氯氣中水含量超標，造成中冷器列管管壁、管板被腐蝕。為降低氯氣中的水分、酸霧對中冷器列管管壁、管板被腐蝕，該公司選用孟山都除霧器，粒徑大于1 μm的水霧全部被除掉，粒徑小于1 μm的去除率超過99.3%，有效去除霧狀氯水，降低了硫酸消耗，同時防止氯水夾帶的鹽霧進入填料塔和泡罩塔，與硫酸接觸生成硫酸鹽結晶。為了有效監控氯氣中的水分，該公司采用在線分析和手工分析相結合的檢測方式，以在線分析為主，在線分析氯氣中含水質量分數控制為0.003 5%～0.00 60%。手工分析為輔助，手工分析氯氣中含水控制在0.010%～0.015%。為保證氯氣含水合格，通過提高濃硫酸的使用量，保證Ⅰ填料塔稀硫酸質量分數為80%以上等措施，保證了氯氣含水在控制范圍內。目前在計劃檢查、檢修中發現，氯氣壓縮機的大蓋及相應的管道光滑如新，沒有腐蝕的痕跡。

（3）在循環水處理過程中由于除垢劑投加過量，而緩蝕劑加入量不足，導致循環水呈弱酸性。弱酸性的循環水長期運行也會造成中冷器腐蝕。因此，必須嚴格控制循環水的pH值為中偏弱堿性，避免碳鋼材料的管道、設備腐蝕。

2.3 軸位移、軸振動超標

軸位移和軸振動是氯氣壓縮機組運行正常與否的重要指標。

軸位移是指主機運行中軸向力控制的轉子平行位移數值。造成軸位移超標的主要原因是氯氣壓縮機出口壓力過高、潤滑油品質差等。軸位移超標常常導致高速旋轉的轉子與固定元件相碰擦，極有可能造成壓縮機損壞。

軸振動是指機組運轉時，轉子由于撓性引起的徑向振動。軸振動超標的原因是轉子變形、轉子的同心度沒找準或轉子的動平衡性能差等。另外，潤滑油品質、機械雜質多、油被氯氣污染等都會造成瓦塊磨損，瓦溫升高，嚴重的還會造成磨損，最終也會使軸振動超標。

為此，陽煤恒通在嚴格工藝指標、提高氯氣壓縮機組裝配品質、使用優質潤滑油的前提下，通過采用氯氣壓縮機主機的軸位移、軸振動監控系統，在前軸端及前、后軸承處分別設有軸位移和軸振動傳感器，監控主軸的位移和振動。當軸位移大于0.125 mm時，自動報警；軸位移大于0.3 mm時，連鎖停車。前后軸承處的振動大于0.038 mm時，報警。以上措施取得了較好的效果。

2.4 搞好業務培訓，提升操作維修水平

（1）離子膜法制堿技術工藝先進，自動化程度高，裝置連聯鎖保護多，為切實做好項目開車，在項目建設的同時，派員到其他離子膜生產先進企業學習培訓。培訓結束后，所有人員都參與了裝置的拆檢吹除、試壓試漏、單機和聯動試車全過程，業務能力得到進一步鞏固和提升，培養了一批熟練的操作和管理人員，保證了離子膜裝置的順利開車。

（2）保證檢修質量。加強維修人員“四新技術”的學習，特別注重新設備的構造、操作控制以及拆檢等技術的學習，保證檢修質量，杜絕對氯氣壓縮機出現的問題發現不及時、故障判斷不準和裝配質量不高的情況發生。

（3）搞好設備的潤滑和計劃檢修。在提高氯氣壓縮機檢修質量的同時，通過將壓縮機檢修周期由原來的半年調整為3個月，以及搞好壓縮機潤滑油的管理，減少計劃外停車次數，降低頻繁開停車對軸瓦的磨損等措施，大大地延長了氯氣壓縮機的運行周期。

（4）定期檢查、嚴格控制。根據氯氣壓縮機運行實際情況，通過定期對氯氣壓縮機進行檢查，定期進行潤滑油油脂分析；嚴格控制氯含水，密封氮氣壓力，控制好密封氣抽氣壓力；嚴格壓縮機油壓和油溫控制等措施，保證了氯氣壓縮機的長周期安全穩定運行。

［1］楊志猛.3H-3/4500氯氣壓縮機組運行總結.氯堿工業2012，（9）：19-12.