杭氧6套10万m³/h等级空分设备运行及负荷测试总结和分析

   日期:2021-09-04     48    评论:0    
核心提示:朱国强 神华宁夏煤业集团有限责任公司煤制油分公司空分厂摘要:阐述杭氧6套10万m³/h等级空分设备的试车及运行过程,以及满
 朱国强 神华宁夏煤业集团有限责任公司煤制油分公司空分厂

        摘要:阐述杭氧6套10万m³/h等级空分设备的试车及运行过程,以及满负荷运转测试情况;从节能和保证气体供应等方面分析了运行和负荷测试情况。

1、项目概况 

        神华宁煤400万煤炭间接液化项目是国家“十二五”煤炭深加工示范项目,也是当今全球一 次建设规模最大的煤化工项目,更是国家能源安 全的有力保障。项目投资概算550亿元人民币;工 程设计每年产能:400万t油品+100万t甲醇。项 目以煤为原料,年消耗量为2459.5万,年产合成 油品405.3万t,其中调和柴油273.7万t、石脑油 98.3万t、液化气33_3万t,副产硫磺33万t、混 醇7.5万t和硫酸铵l0.7万t。生产过程中,整个煤化工项目每小时需要消 耗120多万m。氧气,需要建设1个12套10万/h等级空分设备集群。这个空分集群无论是合同金 额、空分设备规模,还是技术复杂性,均居世界 第一,令全球空分行业瞩目。在国际公开招标中, 杭氧获得了二系列6套10万/h等级空分设备 标段,揭开了特大型10万/h等级空分设备国 产化的序幕。

2、空分设备概况 

        杭氧系列(二系列)空分设备由6套独立的 10万/h等级空分设备和1套与之配套的液体贮 存及后备系统组成,每套空分设备包括:空气过 滤系统、空气压缩系统、空冷器、空气预冷系统、 分子筛纯化系统、低温冷箱系统、冷箱附属设施及相应的仪控系统和电控系统。 

        6套10万/h等级空分设备均采用全低压分子筛吸附净化、空气透平增压膨胀机+液体膨胀 机制冷、产品氧气和高压产品氮气内压缩、低压 产品氮气外压缩、空气增压以及带增效氩塔的工 艺流程方案,具有运行可靠、流程先进、操作方便、 能耗低等优点。 

        杭氧系列6套10万/h等级空分设备的前5 套(7# ~11# )采用曼透平公司三大机组;第6套 (12# )空分设备配套压缩机组为国内自主设计、制 造,空压机、增压机由沈阳透平机械股份有限公 司制造,汽轮机由杭州汽轮机股份有限公司制造。空压机型号为MAC180,采用8级轴流2级离心式;增压机型号为SVK50—6H,为6级离心式;汽轮机 型号为HNKS71/3.0。由杭氧成套提供的第6套 (12 )空分设备采用大型空压机组、大型汽轮机组 及高/低压一体铝制板翅式换热器3项重大设备国 产化技术。

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3、空分设备试车情况 

        杭氧系列10万/h等级空分设备自2014年 8月开始设备安装,至2016年12月16日完成了 全部6套10万/h等级空分设备的设备中交, 2017年1月开始6套空分设备调试工作。2017年 1月13日首套汽轮机冲转成功,3月15日首套空 分设备生产出合格氧、氮产品,8月25日,全部 6套10万/h等级空分设备生产出合格氧、氮产 品且并人管网。下面就杭氧系列6套10万/h等 级空分设备试车情况进行详细介绍。 

3.1  7# (杭氧系列第一套)空分设备 

        2017年1月13日汽轮机冲转成功,2月2日 三机联动试车成功,2月17日裸冷结束,3月15日 7#空分设备生产出合格氧、氮产品。4月10日停 车消缺,6月21日再次开车,6月27日氧气并人 生产管网。2017年7月28日对该套空分设备进行 了100% 负荷测试。

3.2 8# (杭氧系列第二套)空分设备 

        2017年2月24日汽轮机冲转成功,3月11日三机联动试车成功,7月22日裸冷结束,8月13日 空分设备生产出合格氧、氮产品。8月15日氧 气并人生产管网。8月20日对该套空分设备进行 了100%负荷测试。

3.3 9# (杭氧系列第三套)空分设备 

        2017年1月21日汽轮机冲转成功,2月9日 三机联动试车成功,2月24日裸冷结束,5月12日 9 空分设备生产出合格氧、氮产品。2017年8月 2日对该套空分设备进行了100%负荷测试。 

3.4  10#【杭氧系列第四套)空分设备 

        2017年4月5日汽轮机冲转成功,5月2日 三机联动试车完成,7月17日完成裸冷,8月9日 10#空分设备生产出合格氧、氮产品。 

3.5 11# (杭氧系列第五套)空分设备 

        2017年6月22日汽轮机冲转成功,2017年 6月27日三机联动试车成功,2017年7月31日 裸冷结束,8月25日l1 空分设备生产出合格氧、 氮产品。

3.6 12# (杭氧系列第六套)空分设备 

        2017年4月5日汽轮机冲转成功,5月2日 三机联动试车完成,6月14日裸冷结束,7月l1日 12#空分设备生产出合格氧、氮产品。2017年8月 24日对该套空分设备进行了100% 负荷测试。 

4、空分设备满负荷测试情况 

截至2017年8月25日,7# 、8# 、9# 、12#空分 设备均完成了100%负荷测试。此次负荷测试由第 三方专业机构——机械工业气体分离与液化设备 产品质量监督检测中心主持。下面就杭氧系列6套 10万/h等级空分设备负荷测试情况进行介绍。 

4.1 7#空分设备 

        7# (杭氧系列第一套)空分设备负荷测试期间 大气温度为35℃,未开启液体膨胀机及冷冻机组, 低温泵冷箱未装填绝热材料。7#空分设备负荷测 试情况见表1。

4.2 8#空分设备 

        8# (杭氧系列第二套)空分设备负荷测试期间 大气温度为28℃,未开启液体膨胀机及冷冻机组, 低温泵冷箱未装填绝热材料。8#空分设备负荷测 试情况见表2。 

4.3 9#空分设备 

        9# (杭氧系列第三套)空分设备负荷测试期间 大气温度为35℃,未开启液体膨胀机及冷冻机组, 低温泵冷箱未装填绝热材料。9#空分设备负荷测 试情况见表3。

4.4 12# 空分设备 

12# (杭氧系列第六套)空分设备负荷测试期 间大气温度为32℃,未开启液体膨胀机及冷冻机 组,低温泵冷箱未装填绝热材料。12# 空分设备负 荷测试情况见表4。12#空分设备配套国产压缩机组、汽轮机及主 换热器,压缩机组采用沈鼓产品,汽轮机采用杭 汽产品,主换热器采用杭氧产品,承担了大型装 备制造国产化的重任。

5、运行及测试情况分析 

        在空分设备已经建成投运的情况下,在所有 的大气条件中,大气温度是影响空分设备产量及 能耗的最重要因素之一,随着大气温度的升高, 空分设备的产能将会降低并且能耗会显著增加。空分设备的能耗主要在空压机组上,大气温度越高,空气密度越小,在空压机导叶入口开度相同 的情况下,空压机进气量减少,空分设备产量将 会降低。如需保持空分设备产量不变,就需开大 空压机人口导叶,这将导致空压机组能耗上升。由于该项目采用空冷器来冷却汽轮机后乏汽,乏 汽在空冷器管束单元中与来自轴流风机的空气换 热,然后凝结成冷凝水进入凝结水箱。大气温度 越高,汽轮机乏汽和空气的换热温差越小,在空 冷器换热面积一定的情况下,所需换热的空气量 越多;如果空冷器风机在最大负荷的情况下换热 空气量仍然不够,将会导致汽轮机乏汽压力上升, 乏汽压力上升就会导致汽轮机蒸汽耗量增加。查 阅生产厂家资料发现,在设计乏汽压力为20 kPa (A)时,乏汽压力每增加5 kPa,汽轮机能耗将会 增加3% 左右。

        分析7#、8 #、9 #、12 #空分设备负荷测试情况, 结果如下:

        (1)在夏季35℃的炎热天气情况下,7# 、9# 空分设备的氧、氮指标达到合同要求,完全满足 下游工艺生产,机组能耗与设计能耗稍有偏离。表明杭氧系列空分设备在全年任何时间段氧、氮 产量都可以满足合同要求,不会产生空分设备由 于夏季工况运行而导致下游工艺减产的问题。

        (2)在28℃的大气设计点情况下,8 #空分设 备的氧、氮指标达到合同要求,机组能耗比设计 能耗低2.5%。表明杭氧系列空分设备在设计点情况下能耗优异,处于世界先进水平。 

        (3)在32℃的天气情况下,12#空分设备的 氧、氮指标达到合同要求。表明国产10万m³/h等 级空分设备及空压机组研制成功,填补了国内空 白,打破了国外厂商对特大型空分设备和空压机 组及汽轮机的垄断,是我国重大装备国产化的又 一突破。从试车阶段杭氧6套10万m³/h等级空分设 备的运行情况看,空压机人口导叶最大开到65%, 国产化空分设备还有继续优化和挖潜的空间,无 论是空气预冷系统、分子筛纯化系统、膨胀机制 冷系统,还是精馏系统,都还有余量。进入10月, 因400万 煤制油项目进行入冬前的消缺检修阶 段,6套国产化10万m³/h等级空分设备除7 #、8 #继续运行为全项目提供置换、保安氮气外,其他 4套空分设备全部停运,也借此机会对各套空分设 备进行检修。

        2017年8月25日,中国机械工业联合会与中 国通用机械工业协会在宁夏联合组织召开了国产10万m³/h等级空分设备及空压机组工业运行评审 会。会议邀请了国家能源局、专家评审组、研制 单位及用户代表。经过专家组评审,认为杭氧系 列10万m³/h等级空分设备技术先进、运行平稳、 能耗优异,可以满足国内大型煤化工、石油化工 及冶金等重大工程对10万m³/h及以上等级空分设备的需要,建议尽快推广使用。

 
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