تطبيق تقنية الترشيح لإزالة الورنيش في التوربينات البخارية المدفوعة بتكسير ضاغط الغاز

1 نظرة عامة

تم تجهيز ضاغط الغاز المتصدع والتوربين البخاري الدافع لقسم إنتاج الإيثيلين بقدرة 100 كيلو طن/عام التابع لشركة Bora LyondellBasell Petrochemical Co., Ltd. بمعدات من شركة Mitsubishi Heavy Industries اليابانية.

ضاغط الغاز الانحلال الحراري عبارة عن ضاغط طرد مركزي دافع ذو ثلاث أسطوانات وخمس مراحل و16 مرحلة مع 6 منافذ شفط و5 منافذ تفريغ.معلمات الأداء الرئيسية هي كما يلي؛السرعة المقدرة هي 4056r/min، الطاقة المقدرة هي 53567KW، ضغط التفريغ للضاغط هو 3.908Mpa، درجة حرارة التفريغ هي 77.5 درجة مئوية، ومعدل التدفق هو 474521 كجم/ساعة.إن محمل الدفع للتوربين البخاري الدافع للوحدة هو محمل دفع من نوع Kingsbury مزود بـ 6 منصات.تم تجهيز هذه المحامل بـ 6 مجموعات من مداخل زيت التشحيم للتزييت، وكل مجموعة من مداخل الزيت بها 4 فتحات مدخل زيت 3.0 مم و5 فتحات مدخل زيت 1.5 مم، والخلوص المحوري بين محمل الدفع ولوحة الدفع هو 0.46-0.56 مم.اعتماد طريقة التشحيم القسري لإمدادات الزيت المركزية في محطة زيت التشحيم.

مخطط محورها هو كما يلي:

2، مشكلة الوحدة

منذ بدء تشغيل وحدة الضاغط في 5 أغسطس 2020، تقلبت درجة حرارة محمل الدفع TI31061B للتوربين البخاري بشكل متكرر، وزادت تدريجيًا.اعتبارًا من الساعة 16:43 يوم 14 ديسمبر 2020، وصلت درجة حرارة TI31061B إلى 118 درجة مئوية، وهو ما يبعد دقيقتين فقط عن قيمة التنبيه..

الشكل 1: اتجاه درجة حرارة تحمل التوربينات البخارية TI31061B

3. تحليل السبب وإجراءات العلاج

3.1 أسباب تقلب درجة حرارة محمل الدفع للتوربينات البخارية TI31061B

بعد فحص وتحليل اتجاه تقلب درجة الحرارة لمحمل الدفع للتوربين البخاري TI31061B، واستبعاد مشاكل عرض الأجهزة في الموقع، وتقلبات العملية، وتآكل فرشاة التوربين البخاري، وتقلبات سرعة المعدات، وجودة الأجزاء، الأسباب الرئيسية للعمود تقلبات درجات الحرارة هي:

3.1.1 زيت التشحيم المستخدم في هذا الضاغط هو SHELL TURBO T32، وهو زيت معدني.عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة، يتأكسد زيت التشحيم المستخدم، وتتجمع منتجات الأكسدة على سطح الشجيرة الحاملة لتشكل الورنيش.يتكون زيت التشحيم المعدني بشكل أساسي من الهيدروكربونات، وهي مستقرة نسبيًا في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة المنخفضة.ومع ذلك، إذا كانت بعض (حتى عدد صغير جدًا) من جزيئات الهيدروكربون تخضع لتفاعلات الأكسدة عند درجات حرارة عالية، فإن جزيئات الهيدروكربون الأخرى ستخضع أيضًا لتفاعلات متسلسلة، وهي سمة من سمات تفاعلات السلسلة الهيدروكربونية.

3.1.2 عند إضافة زيت التشحيم إلى المعدات، تصبح حالة العمل في حالة ارتفاع في درجة الحرارة والضغط العالي، لذلك تكون هذه العملية مصحوبة بتسارع تفاعل الأكسدة.أثناء تشغيل المعدات، نظرًا لأن محمل الدفع التوربيني قريب من البخار عالي الضغط، فإن الحرارة الناتجة عن التوصيل الحراري تكون كبيرة نسبيًا.في الوقت نفسه، كانت الإزاحة المحورية للضاغط كبيرة جدًا منذ بدء تشغيله، حيث وصلت إلى 0.49 مم في المرة الواحدة، بينما كانت قيمة الإنذار ±0.5 مم.إن الدفع المحوري لدوار التوربين البخاري كبير جدًا، وبالتالي فإن معدل الأكسدة لهذا الجزء الذي يحمل الدفع قد يكون ضعف معدل الأكسدة للأجزاء الأخرى.في هذه العملية، سيكون منتج الأكسدة موجودًا في حالة قابلة للذوبان، وسيتم ترسيب منتج الأكسدة عند الوصول إلى الحالة المشبعة.

3.1.3 يترسب الورنيش القابل للذوبان لتكوين ورنيش غير قابل للذوبان.يشكل زيت التشحيم ورنيشًا قابلاً للذوبان في المناطق ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي.عندما يتدفق الزيت من المنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة إلى المنطقة ذات درجة الحرارة المنخفضة، تنخفض درجة الحرارة وتقل الذوبان، وتنفصل جزيئات الورنيش عن زيت التشحيم وتبدأ في الترسيب.

3.1.4 يحدث ترسب الورنيش.بعد أن تتشكل جزيئات الورنيش، تبدأ في التكتل وتشكل رواسب تترسب بشكل تفضيلي على الأسطح المعدنية الساخنة.في الوقت نفسه، نظرًا لأن درجة حرارة المحامل الدفعية كانت مرتفعة منذ بدء التشغيل، فقد ارتفعت درجة حرارة وسادة المحمل هنا بسرعة بينما تغيرت درجة حرارة المحامل الأخرى ببطء.

3.2 حل مشكلة ارتفاع درجة الحرارة لمحمل الدفع للتوربينات البخارية TI31061B

3.2.1 بعد اكتشاف أن درجة حرارة محمل الدفع TI31061B ارتفعت ببطء، انخفضت درجة حرارة زيت التشحيم من 40.5 درجة مئوية إلى 38 درجة مئوية، وتم رفع ضغط زيت التشحيم من 0.15 ميجا باسكال إلى 0.176 ميجا باسكال للتخفيف الارتفاع البطيء لدرجة حرارة الأدغال الحاملة.

3.2.2 يحتوي دوار التوربين البخاري على 15 مرحلة من الدفاعات، والمراحل الـ 12 الأولى من الدفاعات بها فتحات توازن، والمراحل الثلاثة الأخيرة غير مصممة بفتحات توازن.إن هامش الدفع المحوري الذي صممته شركة Mitsubishi صغير جدًا، لذا قم بضبط استخراج التوربينات البخارية لضبط الدفع المحوري.كما هو موضح في الشكل 2 1279ZI31001C، تبلغ إزاحة عمود التوربين البخاري 0.44 مم.بعد استشارة الشركة المصنعة للضاغط، تكون إزاحة العمود إيجابية، مما يعني أن الدوار يتحول إلى جانب الضاغط بالنسبة إلى الدوار التصميمي الأصلي، لذلك تقرر تقليل استخراج الهواء المتوسط ​​من 300 طن / ساعة إلى 210 طن / ساعة، زيادة الحمل على جانب الضغط المنخفض من التوربينات البخارية، وزيادة الدفع على جانب الضغط العالي، وتقليل الدفع المحوري على محمل الدفع، وبالتالي إبطاء الاتجاه الصعودي لدرجة حرارة محمل الدفع.

الشكل 2: العلاقة بين إزاحة عمود التوربينات البخارية ومحمل الدفع

3.2.3 في 23 نوفمبر 2020، تم إرسال عينة زيت التشحيم للوحدة إلى معهد الاختبار التابع لمعهد قوانغتشو للعلوم الميكانيكية المحدودة للاختبار والتحليل.وتظهر النتائج في الشكل 3. وقد وجدت نتائج التحليل أن قيمة MPC كانت عالية، والتي يمكن تحديد حدوث أكسدة النفط.يعد الورنيش أحد أسباب ارتفاع درجة حرارة التوربينات البخارية التي تحمل TI31061B.عندما يكون هناك ورنيش في نظام زيت التشحيم، فإن ذوبان وترسيب جزيئات الورنيش في الزيت هو نظام توازن ديناميكي بسبب قدرة زيت التشحيم المحدودة على إذابة جزيئات الورنيش.عندما يصل إلى حالة مشبعة، سوف يعلق الورنيش على المحمل أو وسادة المحمل، مما يتسبب في تقلب درجة حرارة لوحة المحمل.إنه خطر خفي كبير على التشغيل الآمن.

من خلال البحث، اخترنا Kunshan Winsonda، التي تتمتع بتأثير استخدام وسمعة أفضل في السوق، لإنتاج الامتزاز الكهروستاتيكي WVD + امتزاز الراتنج، وهو عبارة عن معدات إزالة الورنيش المركبة لإزالة الورنيش.

الورنيش هو منتج يتكون من تحلل الزيت الموجود في الزيت في حالة مذابة أو معلقة تحت ظروف كيميائية ودرجات حرارة معينة.عندما تتجاوز الحمأة قابلية ذوبان زيت التشحيم، سوف تترسب الحمأة وتشكل ورنيشًا على سطح المكون.

يجمع جهاز تنقية الزيت من سلسلة WVD-II بشكل فعال بين تقنية تنقية الامتزاز الكهروستاتيكي وتقنية التبادل الأيوني، والتي يمكنها بشكل فعال إزالة ومنع الحمأة القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان المتولدة أثناء التشغيل العادي للتوربين البخاري، لذلك لا يمكن إنتاج الورنيش.

الهدف من أجهزة تنقية الزيت من سلسلة WVD-II هو القضاء على سبب تكوين الورنيش.يمكن لهذه التقنية تقليل محتوى الحمأة في فترة زمنية قصيرة، واستعادة نظام التشحيم الأصلي الذي يحتوي على كمية كبيرة من الحمأة/الورنيش إلى حالة التشغيل المثالية في غضون أيام قليلة، وبالتالي حل مشكلة الارتفاع البطيء لدرجة حرارة الدفع بشكل كامل المحامل الناجمة عن الورنيش.

الشكل 3: نتائج الاختبار والتحليل قبل تركيب وحدة إزالة الورنيش

زيت نظيف لمرة واحدة: امتصاص إلكتروستاتيكي لإزالة الحمأة/الورنيش غير القابلة للذوبان المبدأ: تعمل تقنية الامتزاز الكهروستاتيكي على إزالة الملوثات، ويعمل الزيت في مجال كهروستاتيكي دائري عالي الجهد، بحيث تظهر الجزيئات الملوثة شحنات موجبة وسالبة على التوالي. ، وتحت تأثير مجال كهربائي شبه منحرف، تدفع الجزيئات المشحونة إيجابيا وسلبيا لتسبح نحو الأقطاب الكهربائية السالبة والموجبة على التوالي، ويتم ضغط الجزيئات المحايدة وتحريكها بواسطة تدفق الجزيئات المشحونة، وأخيرا يتم امتصاص جميع الجزيئات على المجمع لإزالة الملوثات الموجودة في الزيت بشكل كامل.

الزيت النظيف الثانوي: امتزاز راتينج التبادل الأيوني لإزالة الغرويات الذائبة المبدأ: لا تستطيع تقنية امتصاص الشحن وحدها حل الورنيش المذاب، بينما يحتوي الراتنج الأيوني على مليارات المواقع القطبية، والتي يمكنها امتصاص الورنيش القابل للذوبان والورنيش المحتمل، لضمان عمل منتجات التحلل لا تتراكم في زيت التشحيم، ويمكن أن تحسن ملاءة زيت التشحيم، بحيث يكون النظام في حالة تشغيل مثالية.

الشكل 5. رسم تخطيطي للزيت النظيف الثانوي

3.3 تأثير إزالة الورنيش

تم تركيب وحدة الورنيش وتشغيلها في 14 ديسمبر 2020، وانخفضت درجة حرارة محمل الدفع للتوربين البخاري TI31061B إلى حوالي 92 درجة مئوية في 19 ديسمبر 2020 (كما هو موضح في الشكل 6).

الشكل 6. اتجاه درجة الحرارة لمحمل الدفع TI31061B للتوربينات البخارية

بعد أكثر من شهر من تشغيل وحدة إزالة الورنيش، تحسنت جودة زيت التشحيم الخاص بالوحدة بشكل ملحوظ.من خلال الكشف والتحليل الذي أجراه معهد أبحاث غوانغيان، تم تخفيض مؤشر ميل الورنيش للمنتجات النفطية من 10.2 إلى 6.2، كما انخفض مستوى التلوث من >12 إلى 7 درجة، ولا يوجد فقدان لأي إضافات في مواد التشحيم. الزيت (انظر الشكل 7 لمعرفة نتائج الكشف والتحليل بعد تركيب وحدة إزالة الورنيش).

تين.7 نتائج الاختبار والتحليل بعد تركيب الوحدة

4 الفوائد الاقتصادية الناتجة

من خلال تركيب وتشغيل وحدة إزالة الورنيش، تم حل مشكلة الارتفاع البطيء لدرجة الحرارة لمحمل الدفع TI31061B للتوربين البخاري الناجم عن الورنيش تمامًا، كما تم حل الخسارة الفادحة الناجمة عن إيقاف تشغيل وحدة ضاغط الغاز الانحلال الحراري. تم تجنبه (3 أيام على الأقل، الخسارة 4 ملايين يوان على الأقل؛ استبدال محمل الدفع للتوربينات البخارية يستغرق يومًا واحدًا، الخسارة 1 مليون)، وفقدان قطع الغيار للأجزاء الدوارة والختم بعد تزداد درجة حرارة محمل الدفع ببطء (تتراوح الخسارة بين 500000 و 8 ملايين يوان).

تمت تعبئة الوحدة بإجمالي 160 برميلًا من المنتجات النفطية، ووصلت المنتجات النفطية تمامًا إلى المؤشر المؤهل بعد الترشيح عالي الدقة لوحدة إزالة الورنيش، مما أدى إلى توفير 500,000 يوان صيني من تكاليف استبدال المنتجات النفطية.

5. الخلاصة

نظرًا لظروف التشغيل العالية الحرارة والضغط العالي والسرعة العالية على المدى الطويل في نظام التشحيم للوحدات الكبيرة، يتم تسريع سرعة أكسدة الزيت وزيادة مؤشر الورنيش.يضمن الخطر الخفي المتمثل في حرق الأدغال في محمل الدفع التشغيل المستقر للوحدة على المدى الطويل، مما يثبت فعالية التدابير المذكورة أعلاه.