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1、乙烯裂解气蒸汽透平压缩机真空度低的原因分析及其优化措施研究1概述透平真空度撼因汾析汲箕优摘要:文中对压缩机凝汽式透平真空度低的原因进行了综合分析,解析设一结构,优化大机组的运行方案,是节能的有效途径,优化运行后的机组真空度提高了O.010MPa,节省高压蒸汽1f/Il,中低压蒸汽1.5t/h,冷却水24,在无任何投资的情况下,取得了较好的经济效益和社会效益.关键词:真空度;凝汽器;轴封101一J是某石化公司乙烯装置裂解气压缩机的驱动机,透平机为抽汽凝汽式透平,型号是EHNK40/45,额定功率9478kW,最大连续转速7577r/min,蒸汽压力11.77MPa,蒸汽温度为520,抽汽压力4.
2、2MPa,凝汽压力0.012MPa,其运行状况直接关系到全厂生产的安全平稳,其排汽凝汽器是表面式凝汽器.它的作用是作为冷源把蒸汽凝结成水,并形成真空,降低101一J的排汽压力,提高了整个机组效率.此乙烯装置自1996年12月投产以来,设备功率较低,循环效率低,其凝汽器的压力,一直在一0.050.04MPa之间,低于设计值一0.07MPa.从2004年以后,装置生产负荷提高后,此时凝汽器的压力急剧上升,最低时仅有一0.035M1%,严重影响机组的安全运行,同时也限制了生产负荷,装置的能耗增大.随着节能减排工作的开展,同时为了保证机组的安全运行,对101一J大机组进行了论证,寻求提高真空度的解决途
3、径.2真空度低的原因影响凝汽器真空度的原因有多种,常见的原因归结主要如下:喷射泵工作不正常,循环水量不足,热水井满水,凝汽器漏气,热负荷大,管束泄漏,冷却水温度高,抽气器工作不正常,设备运行方案有问题,现就上述原因进行分析.2.1循环水量不足循环水流量对真空度影响很大,主要特征是真空度逐渐下降,循环水出口温度增高.101一J机组测试数据如下设计循环水量:夏季2734.7t/h,冬季1650t/h,通过测量,实际流量在27002800t/h之间,循环水量足够.2.2凝汽器漏气2.7D年第5期10月出版凝汽器漏气表现为排汽温度与凝汽器循环水出口温差增大,凝水的过冷度增大,(正常情况下凝水的过冷度为
4、0.60.9).为此先后做了几次泄漏检查,没有发现漏气的部位,说明该系统不漏气,性能良好.2.3热负荷大在大机组操作中,若凝汽器冷凝能力不足,使排汽温度升高,而导致排汽压力增大.该机组的热负荷测量如下:排汽焓:h=2424kJ/kg(取90%的干度)凝结水焓:h=4.1868x85(查表得排气温度85)=368.4kJ/kg换热面积:A=802131实际循环水量:W-4500m/tl冷凝蒸汽量:G=46t/h,水的定压比热容:Cw=4186J/(kg?k)凝汽器传热量:Q=46000x(2424368.4)=9.45x10kJ/h冷却水温升:At=Q/(CwxW)=9.45x10/(4186x
5、45oo)=5总传热系数:K=778.5w/k,传热端差:At/e?一l1,一=6.2/(eO.1191)=49.06排气饱和温差:t=h+At+61=24+5+49.06=78.06oC查图后得P为0.04MPa,如果按着46t/h蒸汽量,真空度可维持在一63kPa,但是现在的真空度不到一50kPa,所以负荷大不是主要原因.2.4管程结垢管程结垢主要表现为循环水出口温度与排汽温差增加,凝汽器的温度变高,循环水流动阻力增大.在凝汽器出入口各装一块压力表,测得压差为0.020.038MPa,位于正常的压差O.040.05MPa之间.由于大修时将碳钢管束更换为B10铜管,铜管传热效率较高,凝汽器出
6、人口的压差位于正常范围.2.5管束泄漏如果冷却水的漏量大,冷凝水的电导率会增大,硅,钠等离子含量也会增大;如果漏量小,它们的变化不大,甚至没有变化,但冷凝水的过冷度会增大.通20t0午5勘10月过对凝液的硅,钠离子进行检测,都在正常范围内,此项可排除.2.6冷却水温度高该凝汽器冷却水的设计温度26,因为冷却水温度对真空的影响很大,在实际运行中我们把冷却水温度降到23,以此来保证真空.2.7热水井满水按设计热水井正常水位距凝汽器下部铜管的距离为9501Tim,如果水浸过管束,造成蒸汽有效冷却面积减小,排汽压力增大,汽轮机尾缸的阻力增大,功率下降.汽轮机组要维持正常的负荷,就要增大蒸汽的进汽量,使
7、凝汽器内的压力不断增大.经检查,没有发现异常.2.8喷射泵打液不正常泵口无气浊现象,电机转向正常,泵与电机轴节连接正常,喷射泵性能正常.2.9设备结构,运行方案分析现在的运行方案是用1.5MPa的蒸汽通过密封蒸汽抽汽器在抽气阀位置把高压缸和低压缸两端的轴封抽掉蒸汽,然后用冷却水进行冷却,但是这样的方案把压盖气封抽成真空,投用的密封蒸汽的抽真空器使低压密封蒸汽的管线产生了负压,由于格兰处缺乏正压蒸汽,这样运行的结果造成了不可冷凝的空气通过低压蒸汽格兰进入处于负压的复水器.为了保证轴与轴封之问的微正压状态,又注入0.4MPa蒸汽到轴封,见图1.可见这是一个矛盾的运行方案,既浪费能源,又影响了透平的
8、真空度.抽气阀图1乙烯裂解气压缩机流程图3优化运行方案的确定通过以上分析,可以得出以下结论:虽然冷却水量,温度及凝水量影响丫真空度,但以实际运行的参数为条件,对表面冷凝器换热面积进行核算,理论上能满足目前的负荷,排汽压力能达到一0.045MPa,但是该设备循环效率低,能耗高,因此推断设备结构设计可能存在问题,或者其现有的运行方案有优化的潜力.经设备专家对101一J进行详细分析研究,发现此设备是可以自封的双缸四段的结构,其密封蒸汽由高压缸一测通过节流方式进到低压缸一侧,起到自封的作用,阻止了空气进入到轴与轴封之间,保证轴与轴封之间的微正压状态.结合设备结构特点,原运行方案改为,停止开工抽真空蒸汽
9、,关闭密封压盖抽汽阀,实施后复水器的真空度从一50kPa提高到一60kPa,将低压缸蒸汽调整为正压.4优化运行方案后的效果运行方案优化后,停掉了lt/h的0.4MPa的注气,1.5MPa的抽气和24t/h的循环水,同时由于提高了真空度,减少了透平进气口10MPa蒸汽的进气量.由于真空度的改善,不仅提高了机组的效率,同时也降低了蒸汽消耗,节省高压蒸汽1t/h,中低蒸汽0.5,24的循环水,无任何投资.按公司规定,开工时问每年按8400h计算,高压蒸汽折标系数88kg/t,低蒸汽折标系数66kg/t,中低压蒸汽折标系数66kg/t则节约的能源量为1036.56t.5结论凝汽器真空度是透平的一个重要
10、参数,提高凝汽器的真空度关系着机组的安全,经济运行的能否实现.通过解析设备结构,针对结构特点,提出优化运行方案,此方案实施后,保证了安全生产的进行,改善了真空度0.O1MPa,提高了机组的效率,年节约标油1036.56t,产生较大的经济效益和社会效益.参考文献:11翦天聪.汽轮机原JIM.北京:水利电力出版社,1992.f2敦瑞堂.汽轮机电站培训教材In.北京:清华大学热能工程系,1996.3】纪琳.裂解气透平凝汽器真空度下降原因分析.乙烯工业:2001.(13)王国维气轮机组最佳经济真空的选择.大氮肥,2004.5】李青.火力发电厂节能和指标管理M.北京:水利电力出版社,2005(收稿日期:20100823编辑庄景春)2010,-,5期10月出版