Introduzione
La prima fase di un progetto su larga scala-da carbone-a-gas naturale in Cina prevede due impianti da 48.000 m³/hunità di separazione dell'aria, fornendo principalmente ossigeno qualificato, azoto e aria di servizio per l'intero impianto. Queste unità sono state progettate e prodotte da Hangzhou Oxygen, con costruzione e installazione completate da Sinopec No. 10 Company. Le unità utilizzano un processo di compressione interna dell'ossigeno liquido e le unità del compressore d'aria comprendono un compressore d'aria, una turbina a vapore e un booster. Il 5 settembre 2011, una serie di turbine a vapore ha completato con successo la messa in servizio individuale e il 6 novembre le unità di compressione dell'aria hanno completato una messa in servizio combinata. Dopo i test di sovratensione, tutti gli indicatori di prestazione hanno soddisfatto i requisiti di progettazione. Durante i tre-mesi del processo di messa in servizio, sono stati riscontrati numerosi problemi operativi e di progettazione. Tuttavia, grazie agli sforzi concertati di tutto il personale addetto alla messa in servizio, questi problemi sono stati risolti uno per uno. Di seguito è riportato un riepilogo dei problemi riscontrati durante il processo di messa in servizio come riferimento.
Sistema principale del vapore
Il flussometro della linea del vapore principale influisce sul tempo di spurgo
Durante lo sviluppo del piano di spurgo della tubazione del vapore principale, considerando il lungo ciclo di produzione del tappo di spurgo della valvola a chiusura rapida-, è stata installata una linea di spurgo temporanea all'ultimo gomito della tubazione del vapore principale, bypassando la valvola a chiusura-rapida. I dettagli chiave del piano includevano: saldatura ad arco di argon per l'adescamento per garantire una superficie interna liscia; decapaggio e sabbiatura della colonna montante per circa 3 metri dall'ultima curva alla valvola a chiusura rapida-; taglio a freddo e pulizia manuale, nonché ispezione dell'endoscopio, durante la rimozione della linea di spurgo temporanea per garantirne la pulizia. Tuttavia, durante lo spurgo vero e proprio, il flussometro a turbina tra la valvola a saracinesca principale del vapore e la valvola a chiusura rapida-non era ancora arrivato, quindi si è deciso di spurgare prima questa sezione della tubazione. Una volta completato lo spurgo, il flussometro del vapore verrebbe installato e ispezionato utilizzando il metodo sopra menzionato. Una settimana dopo lo spurgo della conduttura principale del vapore, ha superato il test del target caldo e freddo. Durante la rimozione del tubo di spurgo temporaneo per installare il flussometro, le preoccupazioni relative alla contaminazione secondaria del tubo hanno portato gli esperti stranieri a offrire due opzioni: una era installare solo la tubazione a monte della valvola a chiusura rapida-senza installare il flussometro, quindi eseguire un test di funzionamento dell'unità. Dopo la consegna completa dell'unità, il misuratore di portata verrebbe installato secondo necessità. L'altro era installare il flussometro ma conservare temporaneamente il tubo di spurgo temporaneo, continuare lo spurgo e rimuovere il tubo di spurgo temporaneo dopo aver superato il test target, quindi reinstallare la tubazione a monte della valvola a chiusura rapida-. Alla fine, lo spurgo è continuato dopo l'installazione del flussometro, aumentando così il tempo di spurgo di circa una settimana.
(2) La mancata implementazione delle misure di isolamento del vapore ha quasi provocato un incidente con lesioni-correlate al vapore
Il sistema a vapore dell'azienda utilizza un sistema di tubazioni principali. Dopo la valvola di delimitazione del vapore ad alta-pressione è presente un tubo principale del vapore ad alta-pressione. Questo tubo principale è collegato in parallelo a un tubo principale del vapore ad alta pressione da 8,5 MPa- per la separazione, la purificazione e la metanazione dell'aria, nonché a sistemi di desurriscaldamento e riduzione della pressione del vapore da 5,0 MPa, 2,0 MPa e 0,8 MPa. Dopo che la tubazione principale del vapore dell'ASU è stata spurgata, la-valvola limite del vapore ad alta pressione è stata chiusa e l'ASU ha iniziato a reinstallare la tubazione a monte della valvola-a chiusura rapida. Per prevenire la pressione residua nella tubazione, le principali valvole a saracinesca del vapore nella prima e nella seconda serie dell'ASU sono state completamente aperte, così come gli scarichi principali del vapore lungo la tubazione. Tuttavia, mentre gli esperti stranieri controllavano l'allineamento e il gioco tra la flangia principale della tubazione del vapore e la grande flangia del vapore della valvola a chiusura rapida,-acqua e vapore fuoriuscirono improvvisamente dalla flangia del vapore. Fortunatamente nessuno è rimasto ferito. Un'indagine successiva ha rivelato che il sistema di gassificazione era sottoposto a uno spurgo di vapore a 5,0 MPa. Questo quasi-incidente serve come promemoria per garantire coordinamento e comando unificati durante l'avvio iniziale per evitare incidenti di sicurezza durante la messa in servizio incrociata. Inoltre, quando si ispezionano apparecchiature e tubazioni che gestiscono sostanze pericolose quali sostanze ad alta-temperatura, alta-pressione, infiammabili, esplosive e tossiche, è fondamentale garantire l'isolamento del sistema e confermare le piastre cieche per eliminare i principali rischi per la sicurezza alla fonte.
Sistema di olio lubrificante
Il radiatore dell'olio influisce sulla pulizia dell'olio
Durante il processo di pulizia dell'olio per l'unità del compressore d'aria, viene innanzitutto eseguita la circolazione extracorporea. Ciò comporta il corto-circuito del tubo dell'olio superiore e del tubo dell'olio di ritorno con un tubo flessibile, l'aggiunta di un filtro al collegamento del tubo dell'olio superiore e l'avvio della circolazione della pompa dell'olio lubrificante per 4-6 ore. Il filtro viene quindi rimosso per l'ispezione. Tuttavia, più di un mese dopo la pulizia del sistema dell'olio, il filtro è stato rimosso per l'ispezione e sono state scoperte particelle nere e dure. L'analisi ha suggerito che il radiatore dell'olio era rimasto in loco-per un periodo prolungato, causando ossidazione e ruggine all'interno dell'alloggiamento dello scambiatore di calore, che era stata trasportata nei tubi dall'olio lubrificante. Lo smontaggio e l'ispezione del radiatore dell'olio hanno rivelato una notevole presenza di ruggine sull'alloggiamento. Sono state adottate misure, tra cui il lavaggio con getto d'acqua ad alta pressione, l'asciugatura all'aria e la sabbiatura dell'alloggiamento. Dopo questo trattamento è stata avviata la pompa dell'olio e dopo 3-4 cicli di lavaggio la qualità dell'olio è risultata accettabile.
La pulizia del serbatoio dell'olio lubrificante ha causato una contaminazione secondaria dell'olio lubrificante.
Dopo che il sistema dell'olio lubrificante è stato lavato, l'olio lubrificante è stato pompato e pulito. Dopo la verifica da parte dell'ufficio tecnico, della società di supervisione e dell'impianto di separazione dell'aria, l'olio lubrificante è stato rabboccato. Tuttavia, il campionamento e l'analisi dopo il rifornimento hanno rivelato che il contenuto di acqua nell'olio lubrificante era aumentato da 78 × 10⁻⁶ prima della pulizia a 680 × 10⁻⁶, valore che non soddisfaceva gli standard di qualità dell'olio. Pertanto, l'ingresso del filtro dell'olio a vuoto era collegato alla valvola di scarico sul fondo del serbatoio dell'olio e l'uscita era collegata all'apertura di riempimento nella parte superiore del serbatoio. Il filtro dell'olio a vuoto è stato quindi acceso per far circolare e filtrare l'olio lubrificante nel serbatoio. Il campionamento e l'analisi tre giorni dopo hanno rivelato che il contenuto di acqua nell'olio lubrificante era tornato allo standard inferiore a 160 × 10⁻⁶. L'analisi successiva ha stabilito che la causa principale della contaminazione secondaria era l'acqua piovana che entrava nei fusti di olio lubrificante mentre erano immagazzinati all'aperto. L'olio lubrificante veniva quindi pompato nei fusti pieni d'acqua-, causando una contaminazione secondaria.
Isola di raffreddamento ad aria e sistema di condensa
L'unità di separazione dell'aria è composta principalmente da sei ventilatori a frequenza variabile-, due pompe per la condensa, due pompe di scarico, un pozzo caldo, un serbatoio di flash, un serbatoio per la condensa e tubazioni di collegamento. Il flusso del processo è il seguente: il vapore di scarico proveniente dalla turbina entra nel fascio tubiero a valle raffreddato ad aria- attraverso il collettore di scarico per lo scambio di calore. La condensa viene raccolta nel collettore inferiore e quindi convogliata nel serbatoio della condensa. Il gas non-condensabile viene inviato alla pompa di scarico attraverso il tubo dell'aria nella parte superiore del fascio tubiero controcorrente. Dopo la pressurizzazione, la condensa scambia calore con il vapore proveniente dal raffreddatore di scarico nel raffreddatore di scarico. Viene quindi suddiviso in due percorsi: un percorso ritorna al serbatoio della condensa attraverso la valvola di ritorno della condensa (LV814) per mantenere un livello del liquido stabile, e l'altro percorso viene inviato alla rete della condensa attraverso la valvola di scarico della condensa (LV815). Il vapore di scarico della turbina e la condensa provenienti dal collettore di scarico vengono raccolti nel pozzo caldo e restituiti al serbatoio della condensa tramite la pompa di scarico a frequenza variabile-.
La corrente del motore della pompa della condensa supera la corrente nominale
Durante il processo di messa in servizio della pompa della condensa, LV815 era completamente chiuso e LV814 completamente aperto per avviare la pompa della condensa. La valvola di uscita è stata quindi aperta lentamente. Quando la valvola di uscita è stata aperta per circa quattro giri, la corrente del motore della pompa della condensa ha raggiunto 200 A (corrente nominale 210 A). Test ripetuti non sono riusciti a risolvere il problema relativo al superamento della corrente nominale del motore. Dopo l'analisi, quando si è scelta la pompa, la resistenza della tubazione periferica è stata considerata pari a 110 mH₂O ed è stata selezionata la pompa 200NB-110 (la sua curva delle prestazioni è mostrata nella Figura 1). Cioè, quando la resistenza a valle della pompa raggiunge 110 mH₂O, la portata della pompa raggiunge il valore di progetto (la linea tratteggiata verticale nella Figura 1). Quando la resistenza a valle della pompa è inferiore a 110 mH₂O, la portata della pompa aumenterà e la sua potenza aumenterà di conseguenza. Quando la portata raggiunge 215 t/h, la resistenza dopo la pompa è di 103 mH₂O e la potenza del motore è di 110 kW. Quando la resistenza a valle della pompa viene ulteriormente ridotta, all'aumentare della portata, la potenza del motore supererà il valore di progetto e il motore della pompa verrà sovraccaricato. Pertanto è stato aggiunto un orifizio di strozzamento tra la linea di ritorno della pompa della condensa e l'ingresso del serbatoio della condensa. L'orifizio ha un'area di flusso di 0,00255 m², un diametro dell'orifizio di strozzamento di 57 mm e uno spessore di 10 mm. La portata calcolata è di 80 t/h. Dopo la modifica della tubazione del condensato è stata avviata la pompa del condensato. Quando la valvola di uscita era aperta al 50%, la corrente del motore della pompa della condensa era di 90 A. Quando la valvola di uscita era completamente aperta, la corrente del motore della pompa della condensa era di soli 130 A.
L'estrattore a vuoto principale non è riuscito a mantenere il vuoto durante il funzionamento nel primo e nel secondo stadio.
Durante il test di asservimento del compressore, dopo aver invertito l'aspiratore principale (utilizzando il primo e il secondo stadio), si è scoperto che non era possibile mantenere il vuoto.
La pressione del vuoto (pressione assoluta, la stessa sotto) è aumentata da 13 kPa a 20 kPa. La pressione del vuoto ha continuato a salire fino a 30 kPa e ha mostrato segni di continuare a salire dopo aver invertito l'estrattore a vuoto principale. Per garantire un funzionamento sicuro dell'unità, l'-aspiratore a vuoto di avvio è stato ri-attivato e la pressione del vuoto è scesa rapidamente a 13 kPa. Dopo il test, i filtri di ingresso e gli ugelli dei due principali aspiratori sono stati aperti e ispezionati. Non sono stati trovati detriti, il che indica che gli aspiratori principali non erano intasati e funzionavano normalmente. L'analisi ha dimostrato che il funzionamento dell'aspiratore a vuoto di avvio-era correlato alla pressione del vapore di lavoro. Poiché il vapore di lavoro dell'aspiratore a vuoto di avvio-non condensa, non era correlato alla temperatura di surriscaldamento del vapore. La pressione del vapore di lavoro attualmente soddisfa i requisiti di progettazione e l'aspiratore a vuoto di avvio-può essere utilizzato normalmente. Quando il sistema stabilisce il vuoto, il vapore di scarico della turbina entra nel condensatore per la condensazione. Una volta che il sistema di condensa è operativo, vengono generalmente utilizzati gli estrattori a vuoto primari e secondari. Una differenza significativa tra gli aspiratori primari e secondari e gli aspiratori di avviamento è che il vapore di azionamento non viene scaricato direttamente ma recuperato tramite condensazione. La loro efficienza di estrazione è direttamente correlata alla prestazione di condensazione del raffreddatore di estrazione. Tre fattori influenzano le prestazioni di condensazione del raffreddatore di estrazione: la temperatura di ingresso dell'acqua di raffreddamento; la temperatura del vapore di lavoro; e la portata del gas non-condensabile (perdita di vuoto dal lato della turbina). I parametri di progettazione per l'eiettore di vapore in questo progetto sono i seguenti: pressione operativa del vapore di 1,5 MPa, temperatura di 201 gradi (leggermente surriscaldata); temperatura di ingresso dell'acqua di raffreddamento di 69,1 gradi, temperatura di uscita di 70,5 gradi, portata di 118 t/h; e contropressione di 28 kPa. Parliamo innanzitutto dell'impatto della temperatura dell'acqua di raffreddamento. Durante la-messa in servizio in loco, i sistemi periferici del sistema di condensa non erano ancora stati stabiliti. La portata della pompa aveva già raggiunto oltre 180 t/h, ma solo una parte di quest'acqua (decine di tonnellate) è stata scaricata. La maggior parte dell'acqua scorreva attraverso la linea di ritorno nel serbatoio della condensa, da dove entrava poi nel radiatore dei gas di scarico. L'acqua di raffreddamento utilizzata per raffreddare il vapore circolava principalmente in un circuito chiuso. Quando i raffreddatori di scarico primario e secondario erano operativi, la temperatura dell'acqua di raffreddamento aumentava dopo aver attraversato il raffreddatore di scarico e la temperatura aumentava ulteriormente dopo aver attraversato il circuito chiuso. Con l'aumentare del tempo di funzionamento, la temperatura dell'acqua di raffreddamento ha continuato ad aumentare e anche la contropressione del sistema è gradualmente aumentata. Consideriamo l'impatto della temperatura operativa del vapore. Il raffreddatore di scarico funziona assorbendo prima il calore sensibile del vapore surriscaldato e poi assorbendo il calore latente del vapore per condensarlo. Attualmente, poiché il vapore di tenuta a pressione intermedia-e il vapore di lavoro della turbina vengono prelevati dalla stessa tubazione, il vapore di tenuta a pressione intermedia-della turbina richiede un surriscaldamento di 30K, facendo sì che la temperatura del vapore di lavoro raggiunga i 270 gradi, un grave surriscaldamento. La maggior parte dell'area di scambio termico del raffreddatore di estrazione viene utilizzata per assorbire il calore sensibile del vapore, compromettendone gravemente l'efficienza di condensazione e, di conseguenza, riducendone la capacità di estrazione. I dati raccolti da diversi test mostrano che quando la temperatura del vapore di lavoro è relativamente bassa (210 gradi, leggermente surriscaldata), gli aspiratori primari e secondari possono funzionare normalmente e mantenere la contropressione del sistema. Tuttavia, quando il surriscaldamento è eccessivo, non possono funzionare normalmente. Pertanto, per garantire il corretto funzionamento dell'estrattore di vapore a getto, la temperatura del vapore di lavoro deve essere abbassata approssimativamente al valore di progetto.
Frequente intasamento del filtro di ingresso della pompa di scarico
Durante il test combinato dell'unità del compressore d'aria, quando la portata del vapore della turbina ha raggiunto circa 70 t/h, la pompa di drenaggio ha iniziato a funzionare male, provocando il continuo aumento del livello del liquido del pozzo caldo. Dopo il passaggio alla modalità standby, il livello del liquido è sceso brevemente per poi continuare a salire. Dopo lo smontaggio del filtro sull'aspirazione della pompa per l'ispezione, si è scoperto che era intasato da una grande quantità di ruggine e fanghiglia. Per mantenere il funzionamento dell'unità, al personale è stato assegnato il compito di invertire frequentemente la pompa per pulire continuamente il filtro. Tuttavia, anche dopo la messa in servizio dell'unità, il tubo principale di scarico non era stato lavato e il filtro era rimasto intasato. Lo smontaggio del tubo principale di scarico ha rivelato una grande quantità di ruggine e fango sul fondo del tubo principale e nel pozzo caldo. L'analisi ha rivelato che la ruggine e il fango provenivano principalmente dal tubo principale di scarico. Ciò era dovuto al fatto che l'isola di raffreddamento dell'aria-non veniva pulita-a caldo durante la messa in servizio. Ruggine, scorie di saldatura e polvere aderenti alla parete interna del tubo principale di scarico sono stati lavati via dal vapore di scarico della turbina e raccolti nel pozzo caldo insieme alla condensa. Questa ruggine, morchia e ruggine venivano quindi continuamente trasportate all'ingresso della pompa dalla pompa di scarico, intasando il filtro e causando il malfunzionamento della pompa di scarico.
