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淺析不銹鋼壓力表燃空比異常原因分析及應(yīng)對措施

發(fā)布時間:2019-09-18  發(fā)布作者:

    摘 要 :介紹了雙軸不銹鋼壓力表的燃空比,描述了一起燃空比異常上漲故障,分析了燃空比異常上漲原因。對采取的解決措施進(jìn)行簡單介紹,以期為采用同型號不銹鋼壓力表的單位提供技術(shù)參考。

    中國海洋石油富島有限公司化肥二部是設(shè)計(jì)年產(chǎn)45萬 t合成氨、80萬 t 尿素裝置,于2003年建成投產(chǎn)。合成氨裝置采用的是 KBR(凱洛格布朗)工藝?諝鈮嚎s機(jī)是由 GE 公司研制、生產(chǎn)的 MS5002C 型雙軸不銹鋼壓力表驅(qū)動。高壓透平驅(qū)動軸流式壓縮機(jī)產(chǎn)生燃燒空氣,低壓透平驅(qū)動離心式空氣壓縮機(jī)(負(fù)載),高低壓透平之間沒有機(jī)械連接。如圖1,過濾的空氣經(jīng)過軸流式壓縮機(jī)提壓后進(jìn)入燃燒桶,與來自噴嘴的天然氣混合燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)膺M(jìn)入高壓透平做功,而該高壓透平驅(qū)動著軸流式壓縮機(jī),形成高壓軸。燃?xì)饫^續(xù)對低壓透平做功,驅(qū)動負(fù)載,形成低壓軸。

 

5.1.jpg

    1 燃空比介紹
    中國海洋石油富島公司不銹鋼壓力表啟動是采用 CH4含量在89% 的富氣,正常生產(chǎn)時采用的是 CH4含量在60%~63% 的貧氣的氣源作為燃料,燃?xì)庀到y(tǒng)流程如圖2 ;

 

5.3.jpg

    針對此種情況,為了保護(hù)不銹鋼壓力表的運(yùn)行安全,GE 公司在 MS5002C 型號不銹鋼壓力表上設(shè)置了燃空比即 P4PCC 聯(lián)鎖,低聯(lián)鎖值為1.0,高聯(lián)鎖值為1.2;P4PCC就是燃?xì)饪偣軌毫HP與軸流式壓縮出口空氣壓力CPD之比。具體公式如下:

 

5.4.jpg

    由以上公式可以看出,影響燃空比(P4PCC)值的直接因素為燃?xì)膺M(jìn)入燒嘴前壓力和軸流式壓縮機(jī)出口壓力。

    2 事故描述
    2017年6月27日3 :20合成裝置負(fù)荷68.5t/h,101JGT 負(fù) 荷93.2%,不銹鋼壓力表(以下簡稱101JGT)燃空比 P4PCC 在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下由1.170突然上漲至1.191,接近聯(lián)鎖值1.2。查看101JGT 高、低軸負(fù)荷、排氣溫度、IGV 閥位、101J出口流量工藝空氣流量 FI1004、天然氣組分等參數(shù)的趨勢發(fā)現(xiàn)均未有相對應(yīng)的異常波動 ;軸流式壓氣機(jī)出口壓力 CPD 也未見有波動,只有燃?xì)饪偣軌毫?GHP 壓力波動較大,并與P4PCC 波動趨勢一致,初步判斷 P4PCC 異常波動是因?yàn)槿細(xì)饪偣軌毫?6GN1/2/3變送器故障引起的波動,因在線處理風(fēng)險較大,故未處理 ;被迫聯(lián)系供氣終端將101JGT 燃?xì)?CH4組分由61.5% 提高至63%,P4PCC 值較終在1.170~1.180波動。在7月4日裝置因其他原因停車期間,對101JGT 進(jìn)行了離線清洗、速比閥拆檢、96GN1/2/3變送器校驗(yàn)、更換入口過濾器濾芯等工作。但在7月9日開車后一個月時間內(nèi) P4PCC 又逐步從1.17上漲至1.194左右,后通過提高燃?xì)?CH4組分至65%、將系統(tǒng)負(fù)荷由68t/h 降至65t/h 等手段,勉強(qiáng)將 P4PCC 維持在1.185~1.193運(yùn)行。通過計(jì)算如在負(fù)荷68t/h,CH4 組分62% 的條件下,實(shí)際上 P4PCC 值應(yīng)該在1.23以上,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過聯(lián)鎖值。針對此情況,裝置提前進(jìn)入大修。

    3 處理過程
    根據(jù) P4PCC 的計(jì)算公式可知,影響 P4PCC 的直接因素就是 CPD 和 GHP 兩方面,因此針對這兩方面開始處理。

    3.1 CPD因素
    (1)軸流式壓縮機(jī)結(jié)垢會導(dǎo)致做功效率下降,出口壓力降低。在2017年4月及7月檢修過程中對軸流式壓縮進(jìn)行了離線清洗,并改進(jìn)了清洗方式,由原來的:拖動—加清洗液清洗—加水沖洗—吹干,改為 :拖動—加清洗液清洗—停機(jī)侵泡—拖動加水沖洗—吹干 ;清洗次數(shù)由以前的清洗兩次增加到三次,通過觀察對比清洗后的污水樣本,發(fā)現(xiàn)清洗效果好。
    (2)軸流式壓氣機(jī)入口濾網(wǎng)臟,導(dǎo)致入口壓力低。2017年4月更換濾芯,在7月停車時檢查濾芯較為干凈,為有明顯灰塵,并且壓差也未明顯上漲。在9月檢修過程中對軸流式壓縮機(jī)檢修開蓋,發(fā)現(xiàn)軸流式壓縮機(jī)總體情況較為良好,結(jié)垢情況較輕,只是在低溫段末端發(fā)現(xiàn)有少量葉片結(jié)垢,說明離線清洗效果好。因此,可以判斷出軸流式壓縮機(jī)運(yùn)行情況良好,不是影響 P4PCC 上漲的主要原因。

    3.2 GHP因素
    通過不銹鋼壓力表運(yùn)行數(shù)據(jù)(見表1)對比可以看出,GHP 值上升幅度明顯大于 CPD,并且 CPD 與 GHP 間差值明顯增大(4月為4,7月為 -9),說明 P4PCC 上漲主要就是 GHP 壓力的上漲,與燃?xì)饨M分、負(fù)荷、CPD 等因素?zé)o關(guān)。針對此情況我們做了如下工作 :

 

5.41.jpg

    (1)在7月臨時停車期間對96GN1/2/3變松器進(jìn)行排表及校驗(yàn),確認(rèn)變送器正常 ;拆檢 SRV、GSV 閥,也未發(fā)現(xiàn)有卡澀磨損現(xiàn)象,現(xiàn)場調(diào)試閥門動作靈活,因此排除了變送器及閥門影響 GHP 壓力上漲的因素。
    (2)在2017年4月檢修發(fā)現(xiàn)101JGT 的12個燒嘴口處均有結(jié)焦現(xiàn)象,縮小了燒嘴噴嘴流量,后通過干冰清洗了燒嘴噴嘴后回裝。2017年9月拆檢時又發(fā)現(xiàn)12個燒嘴噴嘴處均有積碳,并且燃?xì)夤芫內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)有油脂積層。結(jié)合4月份檢修情況判斷,懷疑燒嘴內(nèi)部可能存在結(jié)垢情況,安排人員拆開燒嘴內(nèi)部檢查,發(fā)現(xiàn)旋流器上有大量結(jié)垢,噴嘴芯上也有較嚴(yán)重積碳(見圖3~ 圖6)。后排查發(fā)現(xiàn)進(jìn)入101JGT 的天然氣在低溫時有夾帶凝析油現(xiàn)象。

 

                                                                                                                                                                                 5.5.jpg

    針對此情況對12個噴嘴進(jìn)行拆解干冰清洗,清洗效果非常好,并更換了12個新燃燒桶和軸流式壓縮機(jī)及高壓軸。

     4 P4PCC異常上漲原因分析
    本機(jī)組采用的是空氣霧化噴嘴,它是利用壓縮空氣的噴散作用使燃料霧化。由于燃?xì)庵袏A帶有凝析油,凝析油中含有重質(zhì)碳?xì)浠衔锖碗s質(zhì)成分,它的特點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、黏度大、沸點(diǎn)高、揮發(fā)性差,并含有大量由硫(S)、鉛(Pb)、鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)等元素的化合物組成的灰分,這些都難以揮發(fā)和燃燒,容易在旋流器上、噴油嘴的出口端面上及火焰桶的前端形成積碳、積焦。在旋流器上積碳會導(dǎo)致燃燒效率下降 ;在噴油嘴出口端面積碳,噴霧油錐會因此而偏斜,霧化質(zhì)量降低、燃燒效率進(jìn)一步惡化,由于101JGT 轉(zhuǎn)速自動控制已投入運(yùn)行,為了保證轉(zhuǎn)速,控制系統(tǒng)只能提高燃?xì)饪偣軌毫?GHP 來維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 ;而凝析油中含有灰分和雜質(zhì),它們在燃燒后析出,使得燃?xì)饬鞯赖耐髅娣e變小而進(jìn)一步提高了 GHP 的壓力,較終導(dǎo)致 P4PCC 的大幅上漲。

    5 結(jié)束語
    通過本次檢修處理后,目前不銹鋼壓力表 P4PCC 運(yùn)行狀況良好,在系統(tǒng)負(fù)荷70t/h CH4 60.5% 的情況下 P4PCC 在1.15~1.16運(yùn)行,截止到目前運(yùn)行6個月也從未發(fā)生異常波動情況,說明此次 P4PCC 異常波動的源頭就是燃?xì)庵袏A帶凝析油所致。針對此情況,目前做了如下應(yīng)對措施 :①聯(lián)系供氣終端減少凝析油夾帶現(xiàn)象。②加強(qiáng)天然氣分離器的排油。③在進(jìn)界區(qū)燃?xì)夤芫上增加除油裝置。

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