低壓瓦斯氣回收壓縮機排氣溫度高原因分析及對策

馮超群，閆 華，孫勝微

（中國石油長慶石化公司，陜西咸陽 712000）

低壓瓦斯氣回收壓縮機排氣溫度高原因分析及對策

馮超群，閆 華，孫勝微

（中國石油長慶石化公司，陜西咸陽 712000）

對LG20/1.0型低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機排氣溫度高原因進行分析，打開設備進行檢修排查，分析主要原因為冷卻系統結垢堵塞造成失效；次要原因是冷卻器管程分程隔板密封失效，造成循環水短路，冷卻器冷卻效率下降。針對以上問題綜合分析其產生原因并提出處理措施建議，從而徹底解決低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機排氣溫度高的問題，文章對解決類似工況下的螺桿壓縮機排氣溫度高有一定的指導作用。

低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機；排氣溫度高；堵塞；短路

長慶石化公司屬于燃料型煉油廠，加工規模500×104t/a。2006年8月建成投運低壓瓦斯氣回收系統，其作用是將上游煉油裝置的排放氣（主要由氫氣、烴類、硫化氫、空氣以及雜質等組成）經過螺桿壓縮機升壓后循環再利用至各個裝置，回收系統配套兩臺LG20/1.0噴液式螺桿壓縮機。2015年3月至4月底，低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機排氣溫度從24℃逐步上升至近60℃，接近聯鎖自保跳車值，隨即進行壓縮機切換操作，對停機壓縮機進行檢維修，排查具體原因。

1 低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機排氣溫度高現象及危害

1.1 排氣溫度高現象

螺桿壓縮機排氣溫度達60℃，整個排氣管線及氣液分離罐溫度整體升高，接近螺桿壓縮機排氣溫度高聯鎖自保停車值。排氣管線測溫點和手持測溫槍測溫數據（見表1）。在分液罐頂部用新鮮水進行澆淋，產生大量水蒸氣。

1.2 排氣溫度高的危害

（1）螺桿壓縮機排氣溫度高會導致大量的冷卻液處于氣相，增加氣、液分離的困難，導致更多的冷卻液進入低壓瓦斯氣管網。不僅螺桿壓縮機冷卻液用量增加，同時使低壓瓦斯氣品質下降。

（2）螺桿壓縮機長期處于排氣溫度高狀態下運行，會導致轉子抱死等設備故障發生[2]。由于冷卻液為循環水，壓縮機內部轉子等部位易結垢，陰陽轉子在做功時產生的熱量因轉子結垢導致不能有效帶走，排氣溫度會繼續升高，嚴重時壓縮機內部轉子間隙被水垢填滿，可能出現轉子卡死停機。

（3）排氣溫度越高，螺桿壓縮機的效率降低，產氣量也會受到影響隨之下降。

（4）由于低壓瓦斯氣屬于易燃易爆物質，排氣溫度過高，發生泄漏會造成設備爆炸損壞的事故，存在極大的安全隱患。

表1 螺桿壓縮機排氣溫度數據表

2 低壓瓦斯氣螺桿壓縮機簡介

2.1 結構及工作原理

壓縮機機組主機為單級噴液式螺桿壓縮機，主要由機殼、同步齒輪、陽轉子（四齒）、陰轉子（六齒）、軸承、機械密封組件等組成。工作原理是電機通過軸帶動陽轉子旋轉，陽轉子又通過同步齒輪帶動陰轉子轉動。這樣陽轉子和陰轉子做相反方向同步旋轉運動，齒槽間的密封容積逐漸縮小，使腔內氣體達到壓縮效果，壓縮氣體然后進入排氣腔排出。通過向壓縮機機腔內噴液，潤滑陰陽轉子，保證嚙合間隙。

2.2 主要設計參數

噴液式壓縮機型號：LG20/1.0；進口流量：20 m3/min（入口狀態）；壓縮級數：1；軸功率：≤135 kW；轉速：2 950 r/min；配套主電機：YB2 235M1-2W。

2.3 運行參數

進氣壓力：-5 kPa～10 kPa；排氣壓力：0.6 MPa～0.8 MPa；容積流量：20 m3/min；進氣溫度：35℃～40 ℃；排氣溫度：≯50 ℃；柴油循環量：6 t/h～8 t/h[1]。

2.4 壓縮機冷卻系統

螺桿壓縮機冷卻液在氣相0.6 MPa的壓力下，經過濾器至噴嘴進入螺桿壓縮機，在壓縮機入口處進入壓縮機內部與低壓瓦斯氣充分混合，隨低壓瓦斯氣進入氣液分離罐，冷卻液經分離后循環使用，氣液分離罐液位低時，從壓縮機入口補充冷卻液。

3 螺桿壓縮機排氣溫度高的常見原因分析

螺桿壓縮機在日常生產運行過程中，導致排氣溫度高的常見原因主要有以下幾點：

3.1 冷卻系統故障

螺桿壓縮機產生的絕大部分熱量由冷卻液帶走，冷卻液隨后在冷卻器與循環冷卻液進行強制換熱，冷卻器殼程及管程堵塞或換熱失效會導致冷卻液溫度過高、壓縮機產生的熱量帶不走，則會造成排氣溫度過高。

冷卻液與低壓瓦斯氣充分接觸后，隨低壓瓦斯氣至氣液分離罐，經分離后，冷卻液從分離罐底部經由DN25的管線至冷卻液冷卻器，換熱后經由DN25管線至冷卻液過濾器后至壓縮機噴嘴噴至壓縮機入口。冷卻液過濾器或任何一段管線、閥門堵塞，會造成冷卻液噴液量降低。低壓瓦斯氣在入口得不到初步降溫，也會導致排氣溫度升高。

3.2 壓縮機結垢堵塞

由于低壓瓦斯氣為各裝置放空氣體，其中含有硫化氫、二氧化硫等氣體，在富氧環境下易在壓縮機機體內部出現結硫堵塞[1]；同時低壓瓦斯氣攜帶有催化劑粉塵等雜質，若前置過濾器失效或維護不當，易造成機體內部堵塞，壓縮機陰陽轉子間隙、轉子與端板間隙以及排氣端氣封間隙會因堵塞逐漸縮小，做功產生的熱量積聚，不能有效被帶走，也會造成壓縮機排氣溫度升高。

3.3 壓縮機噴淋冷卻液水質差

螺桿壓縮機冷卻液為循環水，水質較差的循環水在機體高溫作用下易發生快速結垢，附著在轉子及壓縮機內部的空隙。水垢的導熱性極差（只有金屬的1/200），機體內壁和轉子一旦開始結垢，會直接影響機體和轉子散熱，隨著時間的推移，排氣溫度會不斷上升，結垢情況也會逐漸加重，直至發生轉子抱死故障停機[2]。

循環水水質較差同時也會造成工藝管線結垢堵塞，整個冷卻液系統和循環水系統都會受到影響，這會影響整個系統的傳熱效率，最終導致冷卻效果下降，排氣溫度升高。

3.4 冷卻液補液量不足

冷卻液補液量不足會直接導致壓縮機入口低壓瓦斯氣溫度降低，還會導致循環噴液量的減少。具體表現為分離器液位上升緩慢或無液位。循環噴液會在機組停留時間加長、循環頻次增加。這樣低壓瓦斯氣在入口得不到初步的降溫，又因循環噴液量少且溫度高，在壓縮過程中得不到有效的降溫，導致排氣溫度的上升。

3.5 排氣不暢或出口氣體逆流

壓縮機排氣出口蝶閥或止逆閥不能完全開啟，導致壓縮機做功增加，排氣壓力升高、流速過快，也會造成排氣冷卻效果下降。

壓縮機排氣出口止逆閥密封墊圈不嚴或故障失效，可能會出現低壓瓦斯氣回流現象，也會造成排氣溫度上升。

3.6 入口溫度過高

在壓縮機工況不變的情況下，入口溫度過高（超出設計值過多）亦會導致排氣溫度上升。

4 原因排查及處理措施

針對低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機排氣溫度高的原因，經過分析討論，需要打開檢查壓縮機機體、低壓瓦斯氣過濾器、冷卻液冷卻器、冷卻器過濾器及冷卻液噴嘴，同時拆卸冷卻液工藝流程管線進行檢查，通過檢查發現以下問題：

4.1 壓縮機冷卻液冷卻器換熱器失效

冷卻液冷卻器分程隔板密封不嚴、管束及殼程堵塞嚴重。

（1）管程封頭分程隔板密封面腐蝕呈坑洼狀，密封失效，帶筋型高強石墨墊片有裂紋，封頭隔板與管束密封不嚴，出現短流現象，直接影響了換熱效率。

處理措施：對冷卻器封頭分程隔板腐蝕部分進行同材質更換，并保證密封面的平整度。對已失效高強石墨墊片更換為帶筋型墊片，并用密封膠進行封閉。

（2）冷卻器管束外壁結垢，造成換熱器管壁之間堵塞，影響換熱效率。分析管束之間堵塞物為催化劑粉塵及雜質等（見圖1）。

（3）管束有堵塞情況，分析為循環水水質較差，循環水未經過濾直接進入冷卻器管程，造成淤泥積聚在管束管壁上，冷卻液流通量減少，導致管束傳熱效能下降。

處理措施：清洗換熱器管束內淤泥、管束外堵塞物及水垢。改善循環水品質。建議后期在循環水入口增加過濾網，或有針對性的采用加大藥劑投加量，減少黏泥附著管束。

4.2 冷卻液循環系統堵塞嚴重，基本無冷卻效果

（1）螺桿壓縮機冷卻液兩排噴嘴共30個噴孔全部堵塞，堵塞物厚度約2 mm，分析主要成分為催化劑粉塵、硫及雜質等[3]。造成壓縮機入口基本無噴液，排氣冷卻措施失效。

（2）打開冷卻液工藝流程管線，發現循環噴液工藝管路存在大量粉塵類物質，尤其是冷卻液冷卻器出口法蘭處完全堵實，造成冷卻液無法流動，螺桿壓縮機噴液量基本沒有（見圖2）。

（3）打開檢查冷卻液過濾器，濾芯也堵塞嚴重，分析主要為催化劑粉塵、硫及雜質等。

分析堵塞產生的具體原因為催化劑粉塵及雜質由低壓瓦斯氣帶入系統，積累產生堵塞。硫結晶主要是因系統內存在一定量氧氣，與低壓瓦斯氣中的硫化氫反應產生結硫現象[1-3]。

解決措施：對冷卻系統進行全面清理檢查，清理螺桿壓縮機冷卻液噴嘴堵塞物，疏通冷卻液工藝管路，更換兩臺冷卻液過濾器濾芯，縮短濾芯更換周期為3月/次。

4.3 壓縮機機組內部存在粉塵類雜質，影響壓縮機做功效率及冷卻液循環系統

（1）打開低壓瓦斯氣螺桿壓縮機入口過濾網，發現其雜質較少，未堵塞，因后路堵塞嚴重，分析雜質主要來源一方面是來自于低壓瓦斯氣，所以認定壓縮機入口過濾器濾網目數過小,不能有效截流低壓瓦斯氣中粉塵等雜質。立即將螺桿壓縮機入口過濾網目數更換為80目。

圖1 換熱器管束堵塞照

圖2 冷卻液過濾器及冷卻器出口法蘭口

（2）檢查螺桿壓縮機機組內部，存在粉塵類物質，分析主要為低壓瓦斯氣和冷卻液攜帶雜質造成，同時存在一定的結硫現象，也是粉塵的重要組成部分，用高壓水槍沖洗壓縮機組內部粉塵雜質等顆粒物。

5 處理效果及注意事項

通過以上措施，低壓瓦斯氣回收螺桿壓縮機排氣溫度高的問題得到了根本解決。通過加強工藝管理和檢維修質量控制，壓縮機排氣溫度持續在38℃左右，運行正常。為確保壓縮機長周期穩定運行，針對檢修中存在的問題，建議在日常生產中注意以下事項。

（1）加強壓縮機入口過濾器運行管理，從源頭控制進壓縮機低壓瓦斯氣質量，使用合適目數的過濾器網，目數越高或上游裝置開停工及異常工況下，清理頻次應相應增加，防止催化劑、雜質等進入后續流程。需要注意過濾網目數不能過高，易造成壓縮機功耗增加。

（2）加強冷卻水、循環水水質管理，有針對性的對循環水、冷卻水腐蝕和結垢堵塞情況進行分析，及時清理過濾器，通過優化調整加藥措施，預防雜質或黏泥在系統中積累，降低腐蝕速率。必要時可更換冷卻水、循環水水源，降低水中鈣離子濃度。若無法解決水質中鈣結垢問題，建議恢復使用原設計冷卻液，采用柴油進行冷卻處理，可有效減緩腐蝕結垢速率。

（3）加強壓縮機組換熱器檢維修規程的細化和落實，做到步步檢查、步步確認，確保檢維修過程質量受控。需根據運行情況分析，定期進行清理檢查，尤其在關鍵環節：管束清洗、墊片更換、噴嘴清理等操作時一定確保檢修質量，防止檢修不徹底的情況發生。

［1］孫勝微.煉廠火炬氣螺桿壓縮機腔體硫結晶分析［J］.石油化工應用，2011，30（8）：74-85.

［2］莫才頌，王罡綱，林榮雄.火炬氣回收裝置螺桿壓縮機結垢原因分析［J］.壓縮機技術，2014，（3）：55-61.

［3］劉國良，董紅彥.火炬氣螺桿壓縮機內部結晶的分析［J］.石油化工設備技術，2007，28（6）：39-40.

TE964

A

1673-5285（2017）11-0144-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.034

2017-10-18

馮超群，男（1985-），學士，環保工程師，郵箱：fengcq-cs@petrochina.com.cn。