增壓機啟動引起的故障及改進措施

黃震宇，倪宏偉，郭正奎

（四川空分集團工程有限公司，四川 簡陽 641400）

某煤化工空分裝置采用汽輪機驅動一拖二（空壓機和增壓機），因電力檢修停車2天，啟動后發現主換熱器溫差很大，之后每啟動一次就會惡化一次。根據現場運行反饋情況進行了仔細分析，確定了是由于增壓機啟動過程中引起的故障。

1 現場情況分析

用戶原流程設計如圖1所示，根據用戶現場反饋的信息，啟動模式可能為沿用以前逐步升壓方式，很有可能造成濕空氣進入到壓力空氣通道。據運行主管介紹，汽輪機驅動一拖二（空壓機和增壓機），增壓機入口現場加裝了啟動輔助充壓管線，即從空壓機二級出口接了一根DN150的管道到增壓機入口，增壓機設置有放空管線。圖中粗線部分為原流程設計現場增加的DN150充氣管線。

該項目空分裝置原啟動順序是：（1）啟動前增壓機補氣閥全開。（2）汽輪機啟動（冷態2h）。（3）空壓機壓力提升（0．5h），啟動預冷系統（0．7h）。（4）純化系統打開沖壓閥充壓（0．3h），純化系統正常后（0．7min）。（5）開啟增壓機導氣補氣閥加負荷（0．5h），然后增壓機吹掃露點（2．5h+）。按照此啟動順序，整體啟動時間約7+小時。

2 故障原因分析

綜合該套空分裝置的流程組織及設備配置等綜合情況，初步認定有如下幾方面的原因可能造成該故障現象。

（1）切換閥使用年代久遠，切換閥密封不嚴泄漏，導致純化器充壓時間過長。

（2）空氣通道因濕空氣進入導致堵塞。濕空氣經啟動管線，增壓機入口DN700閥門，空氣進冷箱DN600閥門，進入到主換熱器壓力空氣通道。這兩只閥是大口徑蝶閥，很可能密封不嚴，有內漏。查閱DCS趨勢圖，發現主換空氣通道阻力比過去大，用戶自行嘗試對壓力空氣通道加溫無效。

（3）啟動方式不當。空壓機、空冷塔、吸附器分步充壓，有切換閥的分割。切換閥又是開關閥，在倒換過程中存在壓差控制不好，有對吸附器床層造成沖擊的危險。需要考慮補氣，手動補氣控制比較復雜，有可能導致吸附器空氣出口切換閥出現過大壓差。采用濕空氣補氣具有更大的風險。首先沒有經過純化器凈化的濕空氣會殘留在管路及增壓機冷卻器內，其次濕空氣置換需要時間，最后濕空氣可能由于閥門內漏進入冷箱。原啟動方式泄漏路線圖如圖2。

圖2 原啟動方式泄漏路線

3 改進措施

經大致了解流程后，建議更改啟動方式，增壓機空氣啟動輔助管線，務必將原增壓機補氣閥關閉或加盲板隔離，主要是擔心水汽腐蝕啟動管路閥門。冷箱前空冷塔、吸附器、增壓機整體升壓，不用考慮增壓機補氣。改進后啟動流程見圖3，整個開車啟動過程約3．5-4h，安全，快捷。節省了增壓機吹掃露點的時間，原啟動方式至少要2個多小時，現在壓力正常后，分析就合格。同時預冷、純化在空壓機提升壓力過程中開車，純化系統也是提前進行了充壓，節約了1h左右。

3.1 增壓機應該不用補氣

圖3 改進后啟動方式

汽輪機啟動慢，切換閥口徑很大，從空壓機入口到增壓機入口阻力不大，主要是止回閥的頂開阻力；增壓機有密封氣，不會因那么小的負壓而導致設備失效，也不可能油氣進去，如同氮壓機、氧氣機啟動均會存在風險，事實上并沒有。啟動時轉速慢，增壓機低轉速下負載很小，更談不上引起喘振，沖動的瞬間，極低的負壓也不會造成管道、設備的損害。特意咨詢沈鼓技術專家，確認增壓機只要有密封氣，不會導致油泄漏到工藝管道。多次向運行主管解析了詳細理由，他們咨詢了某些新上的裝置，可以不充壓啟動增壓機。

3.2 改進啟動方式

具體啟動方式如下：（1）啟動前增壓機補氣閥全關空壓機手動放空閥關1/2，打開分子篩充壓閥、全開增壓機入口閥，全關增壓機各放空閥、各冷卻器吹掃導淋；（2）汽輪機啟動（冷態2h）；（3）空壓機升壓（0．5h）升壓至0．35MPa啟動預冷系統；（4）預冷系統啟動后純化系統建立污氮氣循環。（5）壓力提升后，增壓機加負荷，然后現場做吹掃露點（0．5h）。

4 結語

該項目空分裝置采用汽輪機驅動，按照原分步充壓方式啟動，耗費時間長，耗能，耽擱供氣時間，易造成主換熱器通道堵塞，風險較大。采用整體升壓方式啟動，無需充氣，安全、快捷，只要保證沒有大氣量的取出，即使少量泄漏，也沒有影響。因后端空氣經過了分子篩純化器處理，質量能得到保證，實際上，只要主冷沒有液體，可以連通空分下塔整體升壓。關于空壓機止回閥，了解了3種不同型號的都可以這樣開車，沒有什么不利影響。本項目裝置大加溫后，按照提出的改進方案，空分裝置一次啟動成功，查看主換熱器壓力趨勢圖看不出有明顯的壓差變化，解決了主換熱器通道的堵塞風險，既安全又快捷。