Tóm tắt vận hành các thiết bị máy nén khí hỗ trợ thiết bị tách khí 48.000 M³/h

Giai đoạn đầu tiên của dự án-quy mô lớn từ than{1}}đến khí đốt tự nhiên ở Trung Quốc có hai công suất 48.000 m³/hđơn vị tách không khí, chủ yếu cung cấp oxy, nitơ và không khí tiện ích đủ tiêu chuẩn cho toàn bộ nhà máy. Các thiết bị này do Hàng Châu Oxygen thiết kế và sản xuất, việc xây dựng và lắp đặt do Công ty Sinopec No{1}} hoàn thành. Các thiết bị sử dụng quy trình nén bên trong bằng oxy lỏng và các bộ phận máy nén khí bao gồm máy nén khí, tua bin hơi nước và bộ tăng áp. Vào ngày 5 tháng 9 năm 2011, một loạt tuabin hơi đã hoàn thành việc chạy thử riêng lẻ và vào ngày 6 tháng 11, các tổ máy nén khí đã hoàn thành việc chạy thử kết hợp. Sau khi thử nghiệm đột biến điện, tất cả các chỉ số hiệu suất đều đáp ứng yêu cầu thiết kế. Trong quá trình vận hành thử ba-tháng, đã gặp phải nhiều vấn đề về thiết kế và vận hành. Tuy nhiên, thông qua nỗ lực phối hợp của tất cả các nhân viên vận hành, những vấn đề này đã được giải quyết từng vấn đề một. Sau đây là tổng hợp những vấn đề gặp phải trong quá trình vận hành thử để bạn tham khảo.

Khi phát triển kế hoạch thanh lọc đường ống hơi chính, có tính đến chu kỳ sản xuất dài cho nút thanh lọc van đóng nhanh, một đường dây thanh lọc tạm thời đã được lắp đặt ở khuỷu cuối cùng của đường ống hơi chính, bỏ qua van đóng nhanh. Các chi tiết kế hoạch chính bao gồm: hàn hồ quang argon để sơn lót nhằm đảm bảo bề mặt bên trong nhẵn; tẩy rửa và phun cát ống nâng khoảng 3 mét từ khuỷu cuối cùng đến van đóng-nhanh; và cắt nguội và làm sạch thủ công cũng như kiểm tra nội soi trong quá trình tháo dây thanh lọc tạm thời để đảm bảo sạch sẽ. Tuy nhiên, trong quá trình thanh lọc thực tế, đồng hồ đo lưu lượng tuabin giữa van cổng hơi chính và van đóng-nhanh vẫn chưa xuất hiện nên quyết định làm sạch phần đường ống này trước tiên đã được đưa ra. Sau khi quá trình thanh lọc hoàn tất, lưu lượng kế hơi nước sẽ được lắp đặt và kiểm tra bằng phương pháp nói trên. Một tuần sau khi đường ống hơi chính được thanh lọc, nó đã vượt qua bài kiểm tra mục tiêu nóng và lạnh. Khi tháo đường ống thanh lọc tạm thời để lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng, mối lo ngại về sự nhiễm bẩn thứ cấp của đường ống đã khiến các chuyên gia nước ngoài đưa ra hai lựa chọn: một là chỉ lắp đặt đường ống phía thượng nguồn của van đóng nhanh mà không lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng, sau đó tiến hành chạy thử thiết bị. Sau khi thiết bị được bàn giao hoàn toàn, lưu lượng kế sẽ được lắp đặt khi cần thiết. Cách thứ hai là lắp đặt lưu lượng kế nhưng tạm thời giữ lại ống thanh lọc tạm thời, tiếp tục thanh lọc và tháo ống thanh lọc tạm thời sau khi vượt qua bài kiểm tra mục tiêu, sau đó lắp đặt lại đường ống ngược dòng của van đóng nhanh. Cuối cùng, quá trình thanh lọc được tiếp tục sau khi lắp đặt lưu lượng kế, điều này làm tăng thời gian thanh lọc thêm khoảng một tuần.

Hệ thống hơi nước của công ty sử dụng hệ thống đường ống chính. Theo sau van ranh giới hơi nước áp suất cao -là ống chính hơi nước áp suất cao-. Đường ống chính này được kết nối song song với đường ống chính hơi nước áp suất cao 8,5MPa- để tách, lọc và metan hóa không khí, cũng như các hệ thống giảm quá nhiệt và giảm áp suất hơi nước 5,0MPa, 2,0MPa và 0,8MPa. Sau khi đường ống hơi chính của ASU được làm sạch, van biên hơi nước áp suất cao{10}}đã đóng lại và ASU bắt đầu lắp đặt lại đường ống phía thượng nguồn của van đóng nhanh. Để ngăn chặn áp suất dư trong đường ống, các van cổng hơi chính ở loạt ASU thứ nhất và thứ hai đã được mở hoàn toàn và các ống thoát hơi chính dọc theo đường ống được mở hoàn toàn. Tuy nhiên, trong khi các chuyên gia nước ngoài đang kiểm tra độ thẳng hàng và khe hở giữa mặt bích đường ống dẫn hơi chính và mặt bích hơi lớn của van đóng nhanh, nước và hơi nước bất ngờ thoát ra khỏi mặt bích hơi. May mắn thay, không có ai bị thương. Cuộc điều tra sau đó cho thấy hệ thống khí hóa đang trải qua quá trình thanh lọc hơi nước 5,0MPa. Sự kiện suýt xảy ra{19}}này đóng vai trò như một lời nhắc nhở nhằm đảm bảo sự phối hợp và chỉ huy thống nhất trong quá trình khởi động ban đầu nhằm tránh các tai nạn an toàn trong quá trình{20}}chạy thử chéo. Hơn nữa, khi kiểm tra thiết bị và đường ống xử lý các phương tiện nguy hiểm như phương tiện{22}}nhiệt độ cao, áp suất cao{23}}, dễ cháy, nổ và độc hại, bắt buộc phải đảm bảo cách ly hệ thống và xác nhận các tấm mù để loại bỏ các mối nguy hiểm lớn về an toàn tại nguồn.

Trong quá trình làm sạch dầu cho bộ phận máy nén khí, việc tuần hoàn ngoài cơ thể được thực hiện trước tiên. Điều này bao gồm việc-đoản mạch ống dầu phía trên và ống dầu hồi bằng một ống mềm, thêm bộ lọc vào đầu nối ống dầu phía trên và khởi động bơm dầu bôi trơn để tuần hoàn trong 4-6 giờ. Sau đó bộ lọc được lấy ra để kiểm tra. Tuy nhiên, hơn một tháng sau khi vệ sinh hệ thống dầu, người ta tháo bộ lọc ra để kiểm tra thì phát hiện có hạt cứng màu đen. Phân tích cho thấy rằng bộ làm mát dầu đã tồn tại-tại chỗ trong một thời gian dài, gây ra quá trình oxy hóa và rỉ sét bên trong vỏ bộ trao đổi nhiệt, vốn đã được dầu bôi trơn đưa vào các đường ống. Việc tháo rời và kiểm tra bộ làm mát dầu cho thấy vỏ bị rỉ sét đáng kể. Các biện pháp đã được thực hiện, bao gồm xả tia nước áp suất cao, làm khô không khí và phun cát cho vỏ. Sau quá trình xử lý này, bơm dầu đã được khởi động và sau 3-4 chu kỳ xả, chất lượng dầu được cho là có thể chấp nhận được.

Sau khi hệ thống dầu bôi trơn được rửa sạch, dầu bôi trơn được bơm ra ngoài và làm sạch. Sau khi được bộ phận kỹ thuật, công ty giám sát và nhà máy tách khí xác minh, dầu bôi trơn đã được đổ đầy lại. Tuy nhiên, việc lấy mẫu và phân tích sau khi đổ đầy cho thấy hàm lượng nước trong dầu bôi trơn đã tăng từ 78 × 10⁻⁶ trước khi làm sạch lên 680 × 10⁻⁶, không đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng dầu. Do đó, đầu vào của bộ lọc dầu chân không được nối với van xả ở đáy thùng dầu và đầu ra được nối với cổng nạp ở phía trên thùng dầu. Sau đó, bộ lọc dầu chân không được bật để tuần hoàn và lọc dầu bôi trơn trong bể. Việc lấy mẫu và phân tích ba ngày sau đó cho thấy hàm lượng nước trong dầu bôi trơn đã trở về tiêu chuẩn dưới 160 × 10⁻⁶. Phân tích sau đó xác định rằng nguyên nhân chính gây ô nhiễm thứ cấp là nước mưa xâm nhập vào thùng dầu bôi trơn khi chúng được lưu trữ ngoài trời. Sau đó, dầu bôi trơn được bơm vào các trống chứa đầy nước, gây ô nhiễm thứ cấp.

Bộ tách khí chủ yếu bao gồm sáu quạt-tần số thay đổi, hai máy bơm ngưng tụ, hai máy bơm thoát nước, giếng nóng, bể chớp, bể ngưng tụ và đường ống nối. Quy trình xử lý như sau: hơi thải từ tuabin đi vào bó ống hạ lưu được làm mát bằng không khí-thông qua ống xả để trao đổi nhiệt. Nước ngưng được thu gom ở phần dưới và sau đó được dẫn tới bể ngưng tụ. Khí không-ngưng tụ được đưa đến bơm xả thông qua ống dẫn khí ở đầu bó ống ngược dòng. Sau khi điều áp, nước ngưng trao đổi nhiệt với hơi nước từ bộ làm mát khí thải trong bộ làm mát khí thải. Sau đó, nó được chia thành hai đường: một đường quay trở lại bể ngưng tụ thông qua van hồi nước ngưng (LV814) để duy trì mức chất lỏng ổn định và đường còn lại được đưa đến mạng ngưng tụ thông qua van xả nước ngưng (LV815). Hơi thải của tuabin và nước ngưng từ ống xả được thu vào giếng nóng và quay trở lại bể ngưng tụ thông qua bơm thoát nước có tần số thay đổi.

Trong quá trình vận hành bơm ngưng tụ, LV815 đã được đóng hoàn toàn và LV814 được mở hoàn toàn để khởi động bơm ngưng tụ. Sau đó van xả được mở từ từ. Khi van xả được mở khoảng bốn vòng, dòng điện động cơ bơm ngưng tụ đạt 200A (dòng định mức 210A). Các thử nghiệm lặp đi lặp lại không giải quyết được vấn đề dòng điện động cơ vượt quá dòng định mức. Sau khi phân tích, khi chọn máy bơm, điện trở của đường ống ngoại vi được coi là 110mH₂O và máy bơm 200NB-110 đã được chọn (đường cong hiệu suất của nó được hiển thị trong Hình 1). Tức là khi điện trở sau khi bơm đạt 110mH₂O thì tốc độ dòng bơm đạt giá trị thiết kế (đường chấm dọc trong Hình 1). Khi điện trở sau máy bơm nhỏ hơn 110mH₂O, tốc độ dòng bơm sẽ tăng và công suất của nó cũng sẽ tăng theo. Khi tốc độ dòng chảy đạt 215t/h, điện trở sau bơm là 103mH₂O và công suất động cơ là 110kW. Khi điện trở sau máy bơm tiếp tục giảm, tốc độ dòng chảy tăng lên, công suất động cơ sẽ vượt quá giá trị thiết kế và động cơ máy bơm sẽ bị quá tải. Do đó, một lỗ tiết lưu đã được thêm vào giữa đường hồi lưu của bơm ngưng tụ và đầu vào của bể ngưng tụ. Lỗ có diện tích dòng chảy 0,00255 mét vuông, đường kính lỗ tiết lưu là 57 mm và độ dày 10 mm. Lưu lượng tính toán là 80 t/h. Sau khi sửa đổi đường ống ngưng tụ, bơm ngưng tụ được khởi động. Khi van xả được mở đến 50%, dòng điện động cơ bơm ngưng tụ là 90A. Khi van xả mở hoàn toàn, dòng điện động cơ bơm ngưng tụ chỉ là 130A.

Trong quá trình chạy thử khóa liên động của máy nén, sau khi đảo ngược máy hút chân không chính (sử dụng giai đoạn một và giai đoạn hai), người ta phát hiện ra rằng không thể duy trì được chân không.

Áp suất chân không (áp suất tuyệt đối, tương tự bên dưới) tăng từ 13kPa lên 20kPa. Áp suất chân không tiếp tục tăng lên 30kPa và có dấu hiệu tiếp tục tăng sau khi đảo chiều máy hút chân không chính. Để đảm bảo thiết bị vận hành an toàn, máy hút chân không-khởi động đã được kích hoạt lại và áp suất chân không nhanh chóng giảm xuống 13kPa. Sau khi chạy thử, bộ lọc đầu vào và đầu phun của hai máy hút chân không chính đã được mở và kiểm tra. Không tìm thấy mảnh vụn nào, cho thấy máy hút chân không chính không bị tắc và đang hoạt động bình thường. Phân tích cho thấy rằng hoạt động của máy hút chân không{11}khởi động có liên quan đến áp suất hơi đang hoạt động. Vì hơi nước hoạt động của máy hút chân không khởi động không ngưng tụ nên nó không liên quan đến nhiệt độ quá nhiệt của hơi nước. Áp suất hơi làm việc hiện đã đáp ứng các yêu cầu thiết kế và máy hút chân không{15}khi khởi động có thể được sử dụng bình thường. Khi hệ thống thiết lập chân không, hơi nước thải từ tuabin đi vào bình ngưng để ngưng tụ. Khi hệ thống ngưng tụ hoạt động, máy hút chân không sơ cấp và thứ cấp thường được triển khai. Sự khác biệt đáng kể giữa máy hút chân không sơ cấp và thứ cấp và máy hút chân không khởi động là hơi truyền động không được thải ra trực tiếp mà được thu hồi thông qua quá trình ngưng tụ. Hiệu suất chiết của chúng liên quan trực tiếp đến hiệu suất ngưng tụ của bộ làm mát chiết. Ba yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ngưng tụ của bộ làm mát chiết: nhiệt độ đầu vào nước làm mát; nhiệt độ hơi làm việc; và tốc độ dòng khí không ngưng tụ được (rò rỉ chân không từ phía tuabin). Các thông số thiết kế của thiết bị phun hơi trong dự án này như sau: áp suất hơi vận hành 1,5 MPa, nhiệt độ 201 độ (hơi quá nhiệt); nhiệt độ nước làm mát đầu vào 69,1 độ, nhiệt độ đầu ra 70,5 độ, tốc độ dòng chảy 118 t/h; và áp suất ngược 28 kPa. Đầu tiên chúng ta hãy thảo luận về tác động của nhiệt độ nước làm mát. Trong quá trình-chạy thử tại chỗ, hệ thống ngoại vi của hệ thống ngưng tụ vẫn chưa được thiết lập. Tốc độ dòng bơm đã đạt trên 180 t/h, nhưng chỉ một phần nước này (hàng chục tấn) được thải ra. Phần lớn nước chảy qua đường hồi vào bể ngưng tụ, sau đó đi vào bộ làm mát khí thải. Nước làm mát dùng để làm mát hơi nước chủ yếu tuần hoàn theo mạch kín. Khi bộ làm mát khí thải sơ cấp và thứ cấp hoạt động, nhiệt độ của nước làm mát tăng lên sau khi đi qua bộ làm mát khí thải và nhiệt độ tăng thêm sau khi đi qua mạch kín. Khi thời gian vận hành tăng lên, nhiệt độ nước làm mát tiếp tục tăng và áp suất ngược của hệ thống cũng tăng dần. Hãy xem xét tác động của nhiệt độ vận hành hơi nước. Bộ làm mát khí thải hoạt động bằng cách trước tiên hấp thụ nhiệt lượng của hơi quá nhiệt và sau đó hấp thụ nhiệt ẩn của hơi để ngưng tụ. Hiện tại, do hơi bịt kín áp suất trung gian và hơi làm việc của tuabin được rút ra từ cùng một đường ống nên hơi bịt kín áp suất trung gian của tuabin yêu cầu nhiệt độ quá cao là 30K, khiến nhiệt độ hơi làm việc đạt tới 270 độ, tình trạng quá nóng nghiêm trọng. Hầu hết diện tích trao đổi nhiệt của bộ làm mát chiết được sử dụng để hấp thụ nhiệt nhận được của hơi nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất ngưng tụ của nó và do đó làm giảm công suất chiết của nó. Dữ liệu được thu thập từ một số lần chạy thử nghiệm cho thấy khi nhiệt độ hơi làm việc tương đối thấp (210 độ, hơi quá nhiệt), ống xả sơ cấp và thứ cấp có thể hoạt động bình thường và duy trì áp suất ngược của hệ thống. Tuy nhiên, khi quá nhiệt quá mức, chúng không thể hoạt động bình thường. Vì vậy, để đảm bảo máy chiết hơi phản lực hoạt động tốt, nhiệt độ hơi làm việc phải được hạ xuống xấp xỉ giá trị thiết kế.

Trong quá trình chạy thử kết hợp của bộ máy nén khí, khi tốc độ dòng hơi của tuabin đạt xấp xỉ 70 t/h, bơm xả bắt đầu gặp trục trặc, khiến mức chất lỏng trong giếng nóng tiếp tục tăng. Sau khi chuyển sang chế độ chờ, mức chất lỏng giảm xuống trong thời gian ngắn trước khi tiếp tục tăng. Khi tháo bộ lọc đầu vào máy bơm để kiểm tra thì phát hiện bị tắc do một lượng lớn rỉ sét và cặn bùn. Để duy trì hoạt động của thiết bị, nhân viên được chỉ định thường xuyên đảo ngược máy bơm để liên tục làm sạch bộ lọc. Tuy nhiên, ngay cả sau khi thiết bị đi vào vận hành, ống xả chính vẫn chưa được xả sạch và bộ lọc vẫn bị tắc. Khi tháo ống xả chính, phát hiện một lượng lớn rỉ sét và cặn bùn ở đáy ống chính và giếng nóng. Phân tích cho thấy rỉ sét và bùn thải chủ yếu bắt nguồn từ ống xả chính. Điều này là do đảo làm mát không khí-không được làm sạch-nóng trong quá trình vận hành thử. Rỉ sét, xỉ hàn và bụi bám vào thành trong của ống xả chính bị hơi nước thải từ tuabin cuốn trôi và thu vào giếng nóng cùng với nước ngưng. Các chất rỉ sét, bùn, rỉ sét này sau đó liên tục được bơm thoát nước đưa đến đầu vào máy bơm, làm tắc bộ lọc và khiến bơm thoát nước gặp trục trặc.