韓公社，王 浩，張河成

(山西天脊煤化工集團(tuán)有限公司硝酸廠，山西潞城 047507)

“四合一”機(jī)組新舊尾氣透平的性能分析與比較

韓公社，王 浩，張河成

(山西天脊煤化工集團(tuán)有限公司硝酸廠，山西潞城 047507)

對(duì)天脊集團(tuán)硝酸裝置“四合一”機(jī)組新舊尾氣透平的性能進(jìn)行分析比較，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。

硝酸裝置;尾氣透平

1 概述

天脊集團(tuán)硝酸廠擁有三套年產(chǎn)27萬(wàn)t硝酸裝置，均采用法國(guó)GP公司的雙加壓生產(chǎn)技術(shù)。其特點(diǎn)是：氨在氧化爐內(nèi)加壓氧化，氧化氮在吸收塔內(nèi)加壓吸收，產(chǎn)品濃度為58%～60%。

1#、2#裝置于1987年投產(chǎn)，“四合一”機(jī)組采用70年代技術(shù)，由德國(guó)GHH公司設(shè)計(jì)制造。3#裝置2003年投產(chǎn)，機(jī)組采用90年代技術(shù)，由德國(guó)MAN透平公司兼并GHH公司后，延續(xù)GHH公司技術(shù)制造?！八暮弦弧睓C(jī)組中的尾氣透平利用硝酸生產(chǎn)中排出的尾氣吸收氨氧化反應(yīng)放出的熱量后膨脹做功，驅(qū)動(dòng)空壓縮機(jī)，是一種典型的能量回收動(dòng)力裝置。3#裝置的“四合一”機(jī)組與1#、2#主要工藝指標(biāo)相同，但在結(jié)構(gòu)性能、操作控制、維護(hù)保養(yǎng)等各個(gè)方面有了很大的改進(jìn);尤其在尾氣透平上更為明顯。下面就1#、2#裝置尾氣透平與3#尾氣透平在結(jié)構(gòu)、維護(hù)檢修、工藝操作等方面進(jìn)行逐一比較。

2 結(jié)構(gòu)、工藝操作比較

2.1 結(jié)構(gòu)方面

新舊裝置結(jié)構(gòu)比較見(jiàn)表1。1#、2#裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較大，檢修維護(hù)方便，同時(shí)轉(zhuǎn)速較低，噪聲較小;3#裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較小，轉(zhuǎn)速高，但噪音較大，檢修維護(hù)復(fù)雜。

與1#、2#相比，3#做功形式有較大改進(jìn)，由二級(jí)沖動(dòng)變?yōu)槿?jí)反動(dòng)加一級(jí)沖動(dòng)。單級(jí)負(fù)荷降低，葉片徑向尺寸大幅度減小，相對(duì)強(qiáng)度增加，安全性更強(qiáng)。在負(fù)荷調(diào)整方面，3#采用入口靜葉可調(diào)方式，使負(fù)荷調(diào)整更加方便，并且消除了初級(jí)葉片受力不均的現(xiàn)象;從設(shè)備安裝上看，3#尾氣透平與空壓機(jī)基座同體，理論上調(diào)整方便，但實(shí)際安裝時(shí)狀況復(fù)雜?？赡苁腔撔暂^差，長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)跹b等因素的影響。

表1 新舊結(jié)構(gòu)比較

2.2 操作控制方面

新舊工藝操作比較見(jiàn)下頁(yè)表2。3#尾氣透平主要工藝指標(biāo)測(cè)量全面，軸振動(dòng)和軸位移均采用本特立3300系列儀表監(jiān)控。上下缸溫差，轉(zhuǎn)子上下部溫差均增設(shè)指示儀表，尾氣透平轉(zhuǎn)速也有多通道測(cè)量指示儀，設(shè)備運(yùn)行狀況一目了然，便于操作控制。因此自動(dòng)化程度高，操作控制嚴(yán)格，并全面實(shí)現(xiàn)了DSP中央控制。1#、2#裝置工藝指標(biāo)測(cè)量不全面，自動(dòng)化程度低，主要實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)操作控制，操作條件較寬松。在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間上，新舊尾氣透平總體上基本相同，因3#裝置尾氣透平殼體減薄，溫差變形較大，3#升溫升壓操作更加嚴(yán)格合理。

表2 新舊工藝操作比較

2.3 設(shè)備安全方面

3#尾氣透平本質(zhì)安全度比1#、2#要高。3#轉(zhuǎn)子是撓性的，比1#、2#轉(zhuǎn)子(剛性)機(jī)械性能優(yōu)良。1#、2#采用偏心錘式機(jī)械脫扣和電子超速脫扣兩種保護(hù)系統(tǒng)，3#雖然是無(wú)機(jī)械脫扣裝置，但有多通道電子超速連鎖保護(hù)系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性和安全性更加合理。

2.4 安全生產(chǎn)方面

投產(chǎn)至今，1#、2#尾氣透平發(fā)生過(guò)多起嚴(yán)重事故。1995年調(diào)整負(fù)荷分配閥時(shí)，因閥座穩(wěn)絲脫落進(jìn)入內(nèi)缸，使轉(zhuǎn)子葉片損傷嚴(yán)重。1996年2#裝置停車(chē)后，機(jī)組盤(pán)車(chē)裝置違章操作發(fā)生過(guò)轉(zhuǎn)子彎曲事故。2000～2002年1#、2#因長(zhǎng)期超負(fù)荷(105%負(fù)荷)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速偏高，發(fā)生過(guò)兩起葉片脫落的嚴(yán)重事故;同時(shí)因葉片脫落造成的劇烈振動(dòng)導(dǎo)致潤(rùn)滑油泄漏引發(fā)兩起機(jī)器著火事故;3#尾氣透平使用至今未發(fā)生一起安全生產(chǎn)事故;此外，軸承箱軸端密封方面，3#尾氣透平增加了氣體密封裝置和抽負(fù)壓系統(tǒng)，使回油更加通暢，消除了1#、2#機(jī)組潤(rùn)滑油泄漏的隱患。

3 改進(jìn)意見(jiàn)

①機(jī)組控制系統(tǒng)須改進(jìn)。一是DSP操作系統(tǒng)的CPU無(wú)備機(jī);二是所有采集的機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，只能在DSP中顯示，無(wú)法在DCS工藝控制系統(tǒng)中全部顯示，通信不好;三是當(dāng)DSP死機(jī)時(shí)，在無(wú)授權(quán)的情況下，無(wú)法恢復(fù)系統(tǒng)。關(guān)于以上問(wèn)題，近兩年來(lái)，我廠正在逐步改進(jìn)中。②入口靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分須改進(jìn)。實(shí)際生產(chǎn)中，入口可調(diào)靜葉在調(diào)整負(fù)荷時(shí)，有卡澀現(xiàn)象，高負(fù)荷時(shí)更為明顯，電動(dòng)機(jī)曾發(fā)生過(guò)幾次過(guò)載跳閘事故。③軸承箱軸端密封須改進(jìn)。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，軸承箱軸端密封介質(zhì)是二次空氣，經(jīng)二次空氣冷卻器冷卻后，溫度仍較高，不利于軸承潤(rùn)滑。④油系統(tǒng)抽負(fù)壓泵無(wú)備機(jī)，曾因電機(jī)損壞，發(fā)生尾氣透平、蒸汽透平軸承箱潤(rùn)滑油泄漏著火事故。2010年5月我公司已進(jìn)行了技術(shù)改造。⑤機(jī)殼與內(nèi)缸應(yīng)增強(qiáng)抗熱變形性能，以便于安裝檢修。⑥機(jī)組噪音治理和保溫方面有待改進(jìn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

2003年3#裝置投產(chǎn)至今，僅在2005年5月對(duì)尾氣透平轉(zhuǎn)子進(jìn)行了一次拆檢，加上國(guó)外制造商提供的技術(shù)資料不全，筆者對(duì)該設(shè)備認(rèn)識(shí)了解仍有局限性，因此以上分析僅為作者個(gè)人意見(jiàn)，不足之處還望專(zhuān)家批評(píng)指正。

TQ051.3

B

1003-3467(2010)20-0041-02

2010-09-05

韓公社(1972-)，男，從事化工技術(shù)管理工作，電話(huà)：13994636105。