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乙烯装置“三机”稳定运行与操作优化!

发表时间: 2021-08-20 10:29:35

作者: 石油化工设备维护与检修网

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导 读:“三机”是乙烯装置运行中的关键设备,其“安稳长”运转是保证乙烯装置安稳长运行的先决条件,同时可有效减少装置非计划停车次数,减少损失,提高装置经济效益。

三机的管理经验

1.机组现场巡检及检查


安排工艺、设备及运保单位人员(仪表和电器),每天对三机巡检1次。现场对三机运行情况进行检查。检查过程中,对重要参数进行记录,发现异常数据后,及时进行分析,查找原因并制定措施,对三机进行调整,保证三机在正常工况下运行。


2.机组附属设备进行定期检查

为有效防止因附属设备故障,导致三机发生停车事故,对附属设备进行定期检查,有效减少附属设备故障发生,检查内容如下。


3.利用关键机组在线状态监测系统进行状态

分析网络化在线状态监测与诊断系统,可对大型关键机组进行连续监测,加上系统的灵敏监测技术和黑匣子功能,任何异常数据都会第一时间保存下来。设备管理人员利用在线监测和故障诊断系统,及时监测机组运行状态,发现故障及时跟踪分析和诊断,对运行机组的异常劣化趋势做到心中有数,实现机组现场和远程监测诊断。


4.关键机组月度分析专题会

每月召开一次关键机组问题分析会,工艺和设备管理人员对每一台压缩机的运行情况进行总结,对存在的问题原因进行分析,并制定相应的应对措施,及时处理压缩机运行中存在的问题。专题会可及时对压缩机出现的问题进行处理,有效防止机组问题的恶化和扩大,保证压缩机在较好的运行状态下运行,确保压缩机长周期安稳运行。


三机长周期运行中出现的问题及处理措施

1.裂解气压缩机/丙烯制冷压缩机透平结垢


裂解气压缩机驱动透平(E-GT-201)运行状况是判定装置是否需要检修的主要判据之一,一般运行3~4年,到末期的主要指标是一级蒸汽压力。设计一级蒸汽压力(表)初期为6.08MPa,末期为8.1MPa(设计最高压力),正常运行中的压缩机透平蒸汽压力变化情况如下。

E-GT-201一级蒸汽压力(表)初期为6.7MPa,丙烯制冷压缩机透平(E-GT-501)一级蒸汽压力(表)初期为6.5MPa。随着装置的运行,呈现出缓慢的上升趋势。但近几年2台汽轮机的一级蒸汽压力出现迅速升高的情况。

E-GT-201最高达8.3MPa,E-GT-501最高达8.8MPa,均已超过设计最大值,说明汽轮机结垢严重,压缩机运行时间仅2年。


一级蒸汽压力升高,给装置的安全运行带来风险,而且严重影响到装置负荷。由于2台汽轮机的蒸汽阀开度均已达到80%左右,故无法再通过提高蒸汽量来提高转速。另外乙烯装置的超高压蒸汽用量也明显升高,装置能耗受到影响。

①透平结垢的危害

透平流通部分结垢后,不仅对汽轮机的性能有直接影响,而且严重威胁透平的安全运行。具体表现为:

1) 隔板压差增大,由于级前压力增加,使该级压力降增加,隔板前后压差增大,严重时隔板变形会使叶片和隔板发生摩擦。

2) 改变了叶型线,汽轮机的效率降低。

3) 通流面积减少,使蒸汽流量减小,机组效率下降,负荷降低,相对汽耗量增加。

4) 结垢发生在汽轮机中部各级时,前部各级的焓降减小,级的反动度增加,转子轴向力增加;结垢还会使迷宫密封梳齿之间的空间被填满,造成密封效果下降,泄漏量增加,转子的轴向力亦增加。

5) 由于在叶轮上的结垢不均匀,会引起转子不平衡,产生异常振动。

6) 通流部分因盐溶液的作用引起腐蚀加大。

7) 叶片结垢后,离心力增加,围带内表面结垢和盐分沉积,使围带离心力加大,易造成叶片和围带的损坏事故。

②原因分析

技术人员针对上述透平结垢现象进行了研究分析,对开工锅炉和裂解炉汽包超高压蒸汽(SS)分析数据进行检查,未发现有异常情况。2台开工锅炉陆续检修,检修期间装置蒸汽供给不足,由炼油部外购高压蒸汽(HS),通过对此股蒸汽进行分析,发现存在钠离子、二氧化硅超标问题。外购HS品质较差,通过用户后变成蒸汽凝液,导致蒸汽凝液受到污染,造成锅炉SS蒸汽品质降低,压缩机透平叶轮结垢速率较快,最终导致透平结垢严重无法正常运行。

③处理措施

装置有E-GT-201、E-GT-501同时在线清洗的经验,决定对E-GT-201、E-GT-501实施在线清洗。在线清洗即通过降低进入E-GT-201、E-GT-501的蒸汽温度,使蒸汽在做功时发生部分液化,在叶轮上形成微小的液滴,将透平上结成的盐类污垢溶解,并随着叶轮的转动甩离叶轮,最终进入到透平复水中去,全过程仅需约12h。

2.裂解气压缩机油站脱气槽温度低


裂解气压缩机(E-GB-201)油站脱气槽温度,从75℃开始缓慢降低,3个月后降至55℃。


①油站脱气槽温度低的危害

脱气槽温度高低,对溶解在油中的气体的脱除影响较大。温度过低,脱气不充分;温度过高,会使油变质。

②原因分析

起初认为盘管低压蒸汽(LS)加热量不够,工艺通过调整LS加热量直至LS阀门全开,无明显效果,温度仍无法上升。对低压凝液(LC)疏水器进行更换,疏水器旁路全开,温度依然提不上来。专题会分析发现从油站脱气槽温度逐渐下降开始,E-GB-201中压缸油气分离器开始运行不正常,经常发生堵塞,导致回油困难。将油气分离器切出,打开进行检查,发现内部有焦粉存在,据此判断E-GB-201中压缸浮环密封效果变差,造成部分裂解气串入密封油中,并夹带少量焦粉。密封油中串入的裂解气和焦粉,进入脱气槽后在加热盘管表面结焦,造成盘管换热效果差,导致脱气槽温度提不上去。


③处理措施

打开脱气槽进行检查,由于是在线检查,脱气槽内充满密封油,并且密封油也在不停的回到脱气槽内,无法检查LS加热盘管表面是否结焦。用气动隔膜泵将脱气槽中密封油抽入油桶中,抽空后发现加热盘管表面结焦严重。

3.裂解气压缩机透平表面冷凝器真空度低


①透平表面冷凝器真空度低的危害

真空度较低,会导致排汽压力高,透平效率降低,尤其在提高压缩机负荷时,透平输出功率仅能达到一定值,无法满足压缩机要求,造成压缩机转速降低。透平低压段做功下降后,为提高装置负荷,只得通过提高抽汽量来提高高压段的做功,透平超高压蒸汽进汽量上升,蒸汽消耗量增加,装置能耗上升。同时轴向推力加大,容易造成轴向移位偏大,推力轴瓦温度高,末级叶片负荷重,严重时会使叶片超负荷,甚至有可能出现折断的风险。如果负载突然失去,还会出现比超负荷更为严重的后果。


②原因分析

一般情况下,真空度下降有以下几个原因:

1) 循环水量不足;

2) 冷却水温度高;

3) 喷射泵喷嘴堵塞或损坏,喷射泵冷凝器结垢;

4) 大气安全阀水封或阀位不对;

5) 汽轮机密封损坏;

6) 系统泄漏。排汽方箱、表面冷凝器、膨胀节、抽汽器等处法兰泄漏,密封蒸汽压力调节阀失灵;

7) 表面冷凝器热负荷大,超过其能力;

8) 表面冷凝器管程结垢或壳层结垢;

9) 表面冷凝器液面不准。 

针对E-GT-2201在单台喷射泵运行情况下真空度过低的问题,对可能导致真空度低的原因进行检查确认和一系列的尝试,没有发现问题。最后判断引起真空度低的原因为复水负压系统内有泄漏点。通过对膨胀节进行仔细查漏,最终查出膨胀节处有1条将近10cm的裂缝。泄漏的原因初步分析认为是在E-GT-2201抽气量和转速进行调整时,复水井真空度、排气温度产生一定的波动,造成膨胀节受到应力而导致。

③处理措施

对膨胀节上的裂缝进行消漏,采用“LOCTITE”德国汉高公司的一款“Metal Magic Steel”(金属魔法棒),此材料形似橡皮泥,使用前用手捏成任意形状,贴在金属表面,数分钟后与金属粘连并变得如金属一般坚硬。采取此措施消漏后,复水井真空度恢复正常。

三机优化控制之改善真空度:

三机随着运行时间的增加,透平表面冷凝器的真空度逐渐降低,在夏季排汽压力仅能维持-50kPa(设计值:-83kPa),排汽压力越高,透平效率降低,尤其在提高压缩机负荷时,透平输出功率仅能达到一定值,无法满足压缩机要求,造成压缩机转速提不上去。 

对E-GT-201表面冷凝器进行第一次半肺切出清洗的尝试,取得了成功并效果明显。半肺器切出清洗,主要是通过降低装置负荷,对循环水和蒸汽系统进行调整,将一组半肺器逐渐切出。在切出过程中透平表面冷凝器的真空度会逐渐下降,当一组半肺器切出后,表面冷凝器的真空度可以维持在一个容许的真空度下保持稳定运行,说明此组半肺器可以切出。借鉴此次成功的经验,技术人员决定如果压缩机透平表面冷凝器真空度较低,影响压缩机运行效果,可在每年的2、3月份,在气温较低的情况下,轮流对三机表面冷凝器进行半肺清洗。

半肺清洗取得了明显的效果,消除了E-GT-201表面冷凝器真空度较低和排汽温度较高的制约装置正常运行的瓶颈。

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