氮气压缩机主冷凝器真空度低的分析与研究

　　大型化肥生产装置中，主冷凝器的真空度对汽轮机装置的效率、功率有重大影响。本文就实际生产过程中存在的问题，从主冷凝器端差、循环水水量、水质等角度分析造成主冷凝器真空缓慢下降的原因，通过制定相应的对策并实施应用后，达到提高机组工作效率和运行周期的目的。

　　中国石油宁夏石化公司一化肥合成氨装置氮气压缩机为德国德马克(DEMAG) 公司制造的离心式压缩机，产出8.0 MPa，12.0 MPa 的高压氮气产品，由3.8 MPa蒸汽轮机驱动。汽轮机主冷凝器真空度高低直接影响着机组的汽耗率和平稳度；在压缩机功率不变的情况下，真空度越高，汽轮机汽耗率越低。真空度低不仅直接影响汽轮机的安全运行和有效功率，而且直接影响着整套合成氨装置8.0 MPa 高压氮系统的平稳供应。2010-2012 年氮气压缩机的真空度频繁出现低的态势，尤其在夏季高温、高负荷生产时真空度低，不仅影响着装置的高负荷稳定生产，而且还威胁着蒸汽透平的安全运行。因此，氮气压缩机主冷凝器真空度低的问题已成为制约装置高负荷运行的瓶颈问题。

1、氮气压缩机主冷凝器的工作原理

　　主冷凝器是3.8 MPa 蒸汽驱动轮机做功后排出的蒸汽变成凝结水的热交换设备。蒸汽在汽轮机内完成一个膨胀过程后，在凝结过程中，排汽体积急剧缩小，原来被蒸汽充满的空间形成了高度真空(见图1)。凝结水则通过凝结水泵输送进锅炉。

图1 主冷凝器真空形成原理

　　3.8 MPa 蒸汽驱动轮机做功后，排汽进入主冷凝器，经过循环水冷却后形成冷凝液，冷凝液送往锅炉使用(见图2)。为维持主冷凝器需要的真空，设置了由0.98 MPa蒸汽驱动的抽气器，其中不凝惰性气体放入大气。

图2 氮气压缩机蒸汽冷凝液系统流程

2、影响主冷凝器真空度的原因

　　在正常生产中，影响真空度高低的原因有：汽轮机负荷；冷却水进出口温度和流量；凝汽器传热面积和传热系数；凝汽器传热表面状态；真空喷射器工作情况等因素。下面结合生产实际，对以下几方面的主要原因进行具体说明。

2.1、主冷凝器冷却水流量小，换热效率差

　　氮气压缩机主冷凝器冷却水处于四大机组末端，总管水量的变化对机组的影响比较明显(见表1)。

表1 氮气压缩机在同等负荷状态下参数运行对照表

　　从压缩机段间换热器冷却水量变化可以看出，水量的变化引起真空度的变化非常明显，水量降低，主冷凝器的换热效率下降，真空度下降，导致机组的运行效果差。当循环水量不足时，汽轮机产生的泛汽在凝结器中被冷的量将减小，进而使排汽缸温度上升，凝结器真空下降；2011 年水量的变化比较明显。

2.2、主冷凝器冷却水水质差，堵塞管线

　　2011 年，对氮气压缩机主冷凝器冷却水入口加装反冲洗过滤器，以此来应对因水质差，杂物进入主冷凝器的可能。2011 年至2012 年4 月反冲洗操作29 次，反冲洗出来的杂质有填料碎片、锈皮、泡沫、焊渣、木楔、木棒、铁块、塑料袋等