全廠停電事故中空分裝置的處理方法

郭貫輝，王秀娟，曹永新

(大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司空分分廠，內(nèi)蒙古多倫 027300)

大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司空分分廠是由三套KDON_58000/97500型裝置構(gòu)成，配套設(shè)備有三臺(tái)SVK25－3S型上塔氮壓機(jī)、三臺(tái)B300_7.93/4.38型下塔氮壓機(jī)、兩臺(tái)MW_173/3.93_81.5型活塞式壓縮機(jī)、三臺(tái)螺桿壓縮機(jī)(#1、#2為空冷、#3為水冷)、一個(gè)300 m3液氧貯槽、一個(gè)300 m3液氮貯槽(含一臺(tái)VP8/270/6L_3.4C/0 CB WB 液氮泵)、一個(gè) 2000 m3液氮貯槽(含兩臺(tái)VP8/270/6L_3.4C/0 CB WB液氮泵和一臺(tái)單級(jí)離心液氮泵)、一個(gè)100 m3液氮自增壓貯槽和一臺(tái)800 kW的柴油發(fā)電機(jī)。KDON_58000/97500空分裝置流程采用一拖二機(jī)組、分子篩凈化吸附、增壓透平膨脹制冷、上下塔主冷分體式、氧氮雙泵內(nèi)壓縮流程，一拖二機(jī)組采用全凝式汽輪機(jī)，乏汽采用十臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)雙排單側(cè)進(jìn)氣的直接空冷系統(tǒng)。

1 事故發(fā)生過程

事故發(fā)生前#1、#2空分裝置正常生產(chǎn)，#3裝置汽輪機(jī)電動(dòng)盤車運(yùn)行，同時(shí)附屬的#1、#2低壓氮壓機(jī)、壓力氮壓機(jī)和2000 m3#1事故液氮泵運(yùn)行。6月29日19:20控制室照明突然變暗，檢查裝置發(fā)現(xiàn)空冷器十臺(tái)風(fēng)機(jī)全部停掉且汽輪機(jī)跳車，空分裝置高壓液氧泵A/B、高壓液氮泵A/B、工藝液氧泵A/B、預(yù)冷系統(tǒng)常低溫水泵、冷水機(jī)組和膨脹機(jī)油泵全部自停，配套運(yùn)行的氮壓機(jī)及事故液氮泵同一時(shí)間自停，氮壓機(jī)電動(dòng)油泵無法啟動(dòng)，同時(shí)高壓蒸汽、中壓蒸汽壓力持續(xù)下降。通過以上所述判斷發(fā)生全廠停電事故。

2 事故處理過程

班組立刻啟動(dòng)全廠停電事故處理預(yù)案進(jìn)行全面處理，以保證裝置的安全。

1.檢查柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖自啟并按程序啟動(dòng)柴發(fā)所帶三套一拖二機(jī)組潤滑油泵、空壓機(jī)頂軸油泵、汽輪機(jī)頂軸油泵和盤車電機(jī)。

2.投用100 m3自增壓貯槽和2000 m3貯槽單機(jī)事故液氮泵(電源來自柴發(fā))保證裝置所用儀表氣壓力和后界區(qū)所需氮?dú)狻?/p>

圖1 KDON 58000/97500型空分流程圖Fig.1 58000/97500 type KDON air separation flow chart

3.將#1、#2裝置低溫液體泵密封氣由儀表氣在線切換到100 m3貯槽自增壓氮?dú)馍希乐箖x表氣壓力低造成低溫液體泵密封氣卸氣溫度低而損壞設(shè)備。

4.以最快的速度對(duì)空冷器進(jìn)行破真空，防止汽輪機(jī)軸封壓力低，空氣吸入機(jī)體內(nèi)，損壞設(shè)備。并且盡快打開積液箱排水閥，防止積液箱液位過高，凝結(jié)水進(jìn)入汽輪機(jī)，對(duì)汽輪機(jī)造成損壞。

5.對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行排水，防止蒸發(fā)器凍堵。

6.按照緊急停車預(yù)案中控對(duì)裝置進(jìn)行封塔，現(xiàn)場檢查閥門狀態(tài)，防止次生事故的發(fā)生。

3 事故處理中的問題

3.1 #1空分裝置上塔壓力無法維持

#1裝置停車后進(jìn)行了全面的封塔，但是上塔壓力指示持續(xù)下降，由開始的40 kPa降到3.5 kPa，操作員將上下塔聯(lián)通閥打開，將下塔內(nèi)氣體導(dǎo)入上塔，但是壓力仍在下降，中控檢查發(fā)現(xiàn)上塔返流氣體外送閥FV_141(低壓氮?dú)夥趴臻y)、FV_108(高壓板式換熱器污氮?dú)馔馑烷y)反饋全部歸零，但是低壓氮?dú)鉁囟萒I_141降為－23℃，出高壓板式換熱器污氮?dú)饬髁縁I_108顯示3000 Nm3/h，通過以上兩點(diǎn)判斷閥門存在內(nèi)漏或卡澀，派人將FV_141前手閥關(guān)閉，并將FV_108(該閥為氣開閥門)閥門儀表氣斷掉，上塔壓力明顯上漲。

3.2 #2空分裝置膨脹機(jī)軸承溫度低

#2空分裝置停車后，由于膨脹機(jī)潤滑油泵無法運(yùn)行(全廠停電)，密封氣壓力比正常情況下偏低，封塔時(shí)下塔壓力為230 kPa，此時(shí)膨脹機(jī)膨脹端軸承溫度TIAS_432A開始下降，為防止軸承溫度過低，立刻將膨脹端進(jìn)下塔閥門V_42關(guān)閉，打開蝸殼吹出閥進(jìn)行卸壓。經(jīng)過10 min觀察膨脹機(jī)內(nèi)的壓力沒有下降趨勢，始終與下塔保持一致，此時(shí)TIAS_432A下降到－70℃。通過上述現(xiàn)象判斷膨脹機(jī)出口閥V_42無法關(guān)嚴(yán)。于是將下塔壓力氮?dú)馀欧砰yV_307打開，將下塔壓力降低，當(dāng)下塔壓力降至120 kPa時(shí)，膨脹機(jī)內(nèi)壓力也降為120 kPa，此時(shí)軸承溫度TIAS_432A開始緩慢回升，最終到常溫。

3.3 三套汽輪機(jī)電動(dòng)盤車無法同時(shí)運(yùn)行

當(dāng)全廠停電時(shí)柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖自啟，由柴發(fā)所帶的三套機(jī)組的潤滑油泵，空壓機(jī)、汽輪機(jī)頂軸油泵自啟。當(dāng)#1汽輪機(jī)收到零轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)盤車正常運(yùn)行，#2汽輪機(jī)收到零轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)盤車正常運(yùn)行，同一時(shí)間#1汽輪機(jī)電動(dòng)盤車自停。通過多次的反復(fù)試驗(yàn)只能保證一套電動(dòng)盤車的運(yùn)行，于是將#2、#3汽輪機(jī)進(jìn)行手動(dòng)盤車。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)為800 kW，無法保證所帶設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行。通過計(jì)算準(zhǔn)備在今年裝置大修時(shí)將柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電量擴(kuò)大到1600 kW，保證此后發(fā)生類似事件時(shí)裝置的安全。

3.4 UPS停電導(dǎo)致DCS無顯示

19:20停電后UPS自動(dòng)切換到蓄電池供電，21:11時(shí)出現(xiàn)三套汽輪機(jī)潤滑油泵反復(fù)啟停，汽輪機(jī)所有數(shù)據(jù)顯示黃色(故障)的現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池電壓低，觸發(fā)UPS電源電壓低聯(lián)鎖動(dòng)作，切換到柴油發(fā)電機(jī)電源上，由于柴油發(fā)電機(jī)電壓不穩(wěn)定，當(dāng)達(dá)到UPS電壓低聯(lián)鎖時(shí)，UPS電源又自動(dòng)切換為蓄電池供電，但是蓄電池電壓低又會(huì)切換到柴油發(fā)電機(jī)上。在此UPS電源反復(fù)切換的過程中，儀表控制柜瞬間失電，汽輪機(jī)油泵盤車失去控制自停，電源切換到柴發(fā)上，控制柜恢復(fù)供電，汽輪機(jī)油泵聯(lián)鎖自啟，此時(shí)柴發(fā)電壓變低又會(huì)切換到蓄電池上。

21:38 UPS全部失電，空分DCS失去所有數(shù)據(jù)顯示，由于DCS失控，100 m3自增壓貯槽外送閥門SV1651失電關(guān)閉，放空閥PV1621失電打開;2000 m3貯槽#3事故液氮泵自停;裝置上下聯(lián)通閥LV_1、HV_2、HV_3全部打開，污氮?dú)夥趴臻yPV_107全開。為保證裝置的安全，手動(dòng)關(guān)閉100 m3放空閥PV1621，打開外送閥SV1651，保證液體泵的密封氣;就地啟動(dòng)#3事故液氮泵外送;打開上塔低壓氮?dú)狻⑽鄣獨(dú)獯党鲩yV_302、V_303，防止上塔超壓。

為避免三套空分裝置同時(shí)失去控制，在對(duì)柴油發(fā)電機(jī)擴(kuò)大發(fā)電量的同時(shí)，將現(xiàn)有的兩臺(tái)UPS供應(yīng)三套空分控制柜，改造為三臺(tái)UPS供應(yīng)三套空分控制柜，互不干擾，UPS蓄電池容量不變，這就延長了事故狀態(tài)下蓄電池的供電時(shí)間，杜絕了三套空分同時(shí)失控的現(xiàn)象。

4 總結(jié)

空分裝置的全面停電，對(duì)裝置的安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。在處理的過程中如果考慮不周全或措施不當(dāng)，都會(huì)對(duì)裝置造成損壞并引發(fā)次生事故。為提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力，分廠加強(qiáng)了班組的培訓(xùn)和預(yù)案制定，保證以后在突發(fā)事件中能夠使裝置平穩(wěn)停運(yùn)。