Introducción
La primera fase de un proyecto de gran-escala de carbón-a-gas natural en China incluye dos plantas de 48.000 m³/hunidades de separación de aire, proporcionando principalmente oxígeno, nitrógeno y aire de servicio calificado para toda la planta. Estas unidades fueron diseñadas y fabricadas por Hangzhou Oxygen, y la construcción e instalación las completó Sinopec No. 10 Company. Las unidades utilizan un proceso de compresión interna de oxígeno líquido y las unidades de compresor de aire comprenden un compresor de aire, una turbina de vapor y un refuerzo. El 5 de septiembre de 2011, una serie de turbinas de vapor completaron con éxito la puesta en servicio individual y el 6 de noviembre, las unidades de compresores de aire completaron una puesta en servicio combinada. Después de las pruebas de sobretensión, todos los indicadores de desempeño cumplieron con los requisitos de diseño. Durante el proceso de puesta en servicio de tres-meses, se encontraron numerosos problemas operativos y de diseño. Sin embargo, gracias a los esfuerzos concertados de todo el personal encargado de la puesta en servicio, estos problemas se resolvieron uno por uno. El siguiente es un resumen de los problemas encontrados durante el proceso de puesta en servicio para su referencia.
Sistema de vapor principal
El caudalímetro de la línea de vapor principal afecta el tiempo de purga
Al desarrollar el plan de purga de la tubería de vapor principal, considerando el largo ciclo de fabricación del tapón de purga de la válvula de cierre rápido-, se instaló una línea de purga temporal en el último codo de la tubería de vapor principal, sin pasar por la válvula de cierre rápido-. Los detalles clave del plan incluyeron: soldadura por arco de argón para imprimación y garantizar una superficie interna lisa; decapado y arenado del tubo ascendente aproximadamente a 3 metros desde el último codo hasta la válvula de cierre rápido-; y corte en frío y limpieza manual, así como inspección del endoscopio, durante la extracción de la línea de purga temporal para garantizar la limpieza. Sin embargo, durante la purga real, el caudalímetro de la turbina entre la válvula de compuerta de vapor principal y la válvula de cierre rápido-aún no había llegado, por lo que se tomó la decisión de purgar primero esta sección de la tubería. Una vez completada la purga, se instalaría e inspeccionaría el caudalímetro de vapor utilizando el método antes mencionado. Una semana después de que se purgó la tubería principal de vapor, pasó la prueba de objetivo frío y caliente. Al retirar la tubería de purga temporal para instalar el medidor de flujo, las preocupaciones sobre la contaminación secundaria de la tubería llevaron a los expertos extranjeros a ofrecer dos opciones: una era instalar solo la tubería aguas arriba de la válvula de cierre rápido-sin instalar el medidor de flujo y luego realizar una prueba de funcionamiento de la unidad. Una vez entregada la unidad por completo, el caudalímetro se instalaría según fuera necesario. La otra era instalar el medidor de flujo pero retener la tubería de purga temporal temporalmente, continuar la purga y retirar la tubería de purga temporal después de pasar la prueba objetivo, luego reinstalar la tubería aguas arriba de la válvula de cierre rápido-. Finalmente, la purga continuó después de instalar el caudalímetro, lo que aumentó el tiempo de purga en aproximadamente una semana.
(2) No implementar medidas de aislamiento de vapor casi resulta en un accidente con lesiones relacionadas con el vapor-
El sistema de vapor de la empresa utiliza un sistema de tuberías principal. Después de la válvula límite eléctrica de vapor de alta-presión hay una tubería principal de vapor de alta-presión. Esta tubería principal está conectada en paralelo a una tubería principal de vapor de alta-presión de 8,5 MPa para separación, purificación y metanización de aire, así como a sistemas de atemperamiento de vapor y reducción de presión de 5,0 MPa, 2,0 MPa y 0,8 MPa. Después de purgar la tubería de vapor principal de la ASU, se cerró la válvula límite de vapor de alta-presión y la ASU comenzó a reinstalar la tubería aguas arriba de la válvula de cierre rápido-. Para evitar presión residual en la tubería, las válvulas de compuerta de vapor principales en la primera y segunda serie de la ASU se abrieron completamente, y los principales drenajes de vapor a lo largo de la tubería se abrieron completamente. Sin embargo, mientras los expertos extranjeros comprobaban la alineación y la holgura entre la brida principal de la tubería de vapor y la gran brida de vapor de la válvula de cierre rápido-, de repente emergieron agua y vapor de la brida de vapor. Afortunadamente nadie resultó herido. Una investigación posterior reveló que el sistema de gasificación estaba pasando por una purga de vapor de 5,0 MPa. Este casi-error sirve como recordatorio para garantizar la coordinación y el comando unificados durante el arranque inicial para evitar accidentes de seguridad durante la-puesta en marcha cruzada. Además, al inspeccionar equipos y tuberías que manejan medios peligrosos, como medios de alta-temperatura, alta-presión, inflamables, explosivos y tóxicos, es imperativo garantizar el aislamiento del sistema y confirmar las placas ciegas para eliminar los principales riesgos de seguridad en la fuente.
Sistema de aceite lubricante
El enfriador de aceite afecta la limpieza del aceite
Durante el proceso de limpieza del aceite de la unidad del compresor de aire, primero se realiza la circulación extracorpórea. Esto implica cortocircuitar-el tubo de aceite superior y el tubo de retorno de aceite con una manguera, agregar un filtro a la conexión del tubo de aceite superior y poner en marcha la bomba de aceite lubricante para que circule durante 4-6 horas. Luego se retira el filtro para su inspección. Sin embargo, más de un mes después de que se limpió el sistema de aceite, se retiró el filtro para inspeccionarlo y se descubrieron partículas duras y negras. El análisis sugirió que el enfriador de aceite había estado en el lugar-durante un período prolongado, lo que provocó oxidación dentro de la carcasa del intercambiador de calor, que había sido transportado a las tuberías por el aceite lubricante. El desmontaje y la inspección del enfriador de aceite revelaron una cantidad importante de óxido en la carcasa. Se tomaron medidas, entre ellas el lavado con chorro de agua a alta presión, el secado al aire y el chorro de arena de la carcasa. Después de este tratamiento, se puso en marcha la bomba de aceite y después de 3 o 4 ciclos de lavado, se encontró que la calidad del aceite era aceptable.
La limpieza del tanque de aceite lubricante provocó una contaminación secundaria del aceite lubricante.
Después de lavar el sistema de aceite lubricante, se bombeó y limpió el aceite lubricante. Después de la verificación por parte del departamento de ingeniería, la empresa supervisora y la planta de separación de aire, se rellenó el aceite lubricante. Sin embargo, el muestreo y el análisis después del relleno revelaron que el contenido de agua en el aceite lubricante había aumentado de 78 × 10⁻⁶ antes de la limpieza a 680 × 10⁻⁶, lo que no cumplía con los estándares de calidad del aceite. Por lo tanto, la entrada del filtro de aceite de vacío se conectó a la válvula de drenaje en el fondo del tanque de aceite y la salida se conectó al puerto de llenado en la parte superior del tanque. Luego se encendió el filtro de aceite de vacío para hacer circular y filtrar el aceite lubricante en el tanque. El muestreo y el análisis tres días después revelaron que el contenido de agua en el aceite lubricante había vuelto al estándar de menos de 160 × 10⁻⁶. Un análisis posterior determinó que la causa principal de la contaminación secundaria fue el agua de lluvia que entró en los tambores de aceite lubricante mientras estaban almacenados al aire libre. Luego, el aceite lubricante se bombeó a los tambores llenos de agua,-lo que provocó una contaminación secundaria.
Isla de enfriamiento de aire y sistema de condensado
La unidad de separación de aire consta principalmente de seis ventiladores-de frecuencia variable, dos bombas de condensado, dos bombas de drenaje, un pozo caliente, un tanque de flasheo, un tanque de condensado y tuberías de conexión. El flujo del proceso es el siguiente: el vapor de escape de la turbina ingresa al haz de tubos aguas abajo enfriado por aire-a través del colector de escape para el intercambio de calor. El condensado se recoge en el cabezal inferior y luego se conduce al tanque de condensado. El gas no-condensable se envía a la bomba de escape a través del tubo de aire en la parte superior del haz de tubos a contracorriente. Después de la presurización, el condensado intercambia calor con vapor del enfriador de escape en el enfriador de escape. Luego se divide en dos caminos: un camino regresa al tanque de condensado a través de la válvula de retorno de condensado (LV814) para mantener un nivel de líquido estable, y el otro camino se envía a la red de condensado a través de la válvula de salida de condensado (LV815). El vapor de escape de la turbina y el condensado del colector de escape se recogen en el pozo caliente y se devuelven al tanque de condensado a través de la bomba de drenaje de frecuencia-variable.
La corriente del motor de la bomba de condensado supera la corriente nominal
Durante el proceso de puesta en servicio de la bomba de condensado, LV815 se cerró completamente y LV814 se abrió completamente para arrancar la bomba de condensado. Luego se abrió lentamente la válvula de salida. Cuando la válvula de salida se abrió aproximadamente cuatro vueltas, la corriente del motor de la bomba de condensado alcanzó 200 A (corriente nominal 210 A). Las pruebas repetidas no lograron resolver el problema de que la corriente del motor excede la corriente nominal. Después del análisis, al seleccionar la bomba, se consideró que la resistencia de la tubería periférica era 110 mH₂O y se seleccionó la bomba 200NB-110 (su curva de rendimiento se muestra en la Figura 1). Es decir, cuando la resistencia después de la bomba alcanza los 110 mH₂O, el caudal de la bomba alcanza su valor de diseño (la línea de puntos vertical en la Figura 1). Cuando la resistencia después de la bomba es inferior a 110 mH₂O, el caudal de la bomba aumentará y su potencia aumentará en consecuencia. Cuando el caudal alcanza las 215 t/h, la resistencia después de la bomba es de 103 mH₂O y la potencia del motor es de 110 kW. Cuando la resistencia después de la bomba se reduce aún más, a medida que aumenta el caudal, la potencia del motor excederá su valor de diseño y el motor de la bomba se sobrecargará. Por lo tanto, se agregó un orificio de estrangulamiento entre la línea de retorno de la bomba de condensado y la entrada del tanque de condensado. El orificio tiene un área de flujo de 0,00255 m², un diámetro de orificio de estrangulamiento de 57 mm y un espesor de 10 mm. El caudal calculado es de 80 t/h. Después de la modificación de la tubería de condensado, se puso en marcha la bomba de condensado. Cuando la válvula de salida se abrió al 50 %, la corriente del motor de la bomba de condensado fue de 90 A. Cuando la válvula de salida estaba completamente abierta, la corriente del motor de la bomba de condensado era de sólo 130 A.
El extractor de vacío principal no logró mantener el vacío durante la operación en la primera y segunda etapa.
Durante la prueba de enclavamiento del compresor, después de invertir el extractor de vacío principal (usando la primera y segunda etapa), se descubrió que no se podía mantener el vacío.
La presión de vacío (presión absoluta, la misma a continuación) aumentó de 13 kPa a 20 kPa. La presión de vacío continuó aumentando hasta 30 kPa y mostró signos de seguir aumentando después de invertir el extractor de vacío principal. Para garantizar el funcionamiento seguro de la unidad, se re-reactivó el extractor de vacío de inicio-y la presión de vacío cayó rápidamente a 13 kPa. Después de la prueba, se abrieron e inspeccionaron los filtros de entrada y las boquillas de los dos extractores de vacío principales. No se encontraron escombros, lo que indica que los extractores de vacío principales no estaban obstruidos y estaban funcionando normalmente. El análisis mostró que el funcionamiento del extractor de vacío-arrancado estaba relacionado con la presión de vapor de trabajo. Dado que el vapor de trabajo del extractor de vacío de arranque-no se condensa, no estaba relacionado con la temperatura de sobrecalentamiento del vapor. La presión de vapor de trabajo actualmente cumple con los requisitos de diseño y el extractor de vacío de inicio-se puede utilizar normalmente. Cuando el sistema establece vacío, el vapor de escape de la turbina ingresa al condensador para condensarse. Una vez que el sistema de condensado está operativo, normalmente se implementan extractores de vacío primarios y secundarios. Una diferencia significativa entre los extractores de vacío primarios y secundarios y los extractores de vacío de arranque es que el vapor impulsor no se descarga directamente sino que se recupera mediante condensación. Su eficiencia de extracción está directamente relacionada con el rendimiento de condensación del enfriador de extracción. Tres factores influyen en el rendimiento de la condensación del enfriador de extracción: la temperatura de entrada del agua de refrigeración; la temperatura de trabajo del vapor; y el caudal de gas no-condensable (fuga de vacío del lado de la turbina). Los parámetros de diseño para el eyector de vapor en este proyecto son los siguientes: presión de vapor de funcionamiento de 1,5 MPa, temperatura de 201 grados (ligeramente sobrecalentada); temperatura de entrada del agua de refrigeración de 69,1 grados, temperatura de salida de 70,5 grados, caudal de 118 t/h; y contrapresión de 28 kPa. Primero analicemos el impacto de la temperatura del agua de refrigeración. Durante-la puesta en servicio en el sitio, los sistemas periféricos del sistema de condensado aún no se habían establecido. El caudal de la bomba ya había alcanzado más de 180 t/h, pero sólo se descargó una parte de esta agua (decenas de toneladas). La mayor parte del agua fluyó a través de la línea de retorno hacia el tanque de condensado, donde luego ingresó al enfriador de escape. El agua de refrigeración utilizada para enfriar el vapor circulaba principalmente en un circuito cerrado. Cuando los enfriadores de escape primario y secundario estaban operativos, la temperatura del agua de refrigeración aumentó después de pasar por el enfriador de escape, y la temperatura aumentó aún más después de pasar por el circuito cerrado. A medida que aumentaba el tiempo de funcionamiento, la temperatura del agua de refrigeración seguía aumentando y la contrapresión del sistema también aumentaba gradualmente. Consideremos el impacto de la temperatura operativa del vapor. El enfriador de escape funciona absorbiendo primero el calor sensible del vapor sobrecalentado y luego absorbiendo el calor latente del vapor para condensarlo. Actualmente, debido a que el vapor de sellado de presión-intermedia de la turbina y el vapor de trabajo se extraen de la misma tubería, el vapor de sellado de presión-intermedia de la turbina requiere un sobrecalentamiento de 30 K, lo que hace que la temperatura del vapor de trabajo alcance los 270 grados, un sobrecalentamiento severo. La mayor parte del área de intercambio de calor del enfriador de extracción se utiliza para absorber el calor sensible del vapor, afectando gravemente su eficiencia de condensación y, en consecuencia, reduciendo su capacidad de extracción. Los datos recopilados de varias pruebas muestran que cuando la temperatura del vapor de trabajo es relativamente baja (210 grados, ligeramente sobrecalentado), los extractores primario y secundario pueden funcionar normalmente y mantener la contrapresión del sistema. Sin embargo, cuando el sobrecalentamiento es excesivo, no pueden funcionar normalmente. Por lo tanto, para garantizar el funcionamiento adecuado del extractor de vapor por chorro, la temperatura de trabajo del vapor debe reducirse aproximadamente al valor de diseño.
Obstrucción frecuente del filtro de entrada de la bomba de drenaje.
Durante la prueba combinada de la unidad del compresor de aire, cuando el caudal de vapor de la turbina alcanzó aproximadamente 70 t/h, la bomba de drenaje comenzó a funcionar mal, lo que provocó que el nivel del líquido caliente del pozo siguiera aumentando. Después de pasar al modo de espera, el nivel del líquido bajó brevemente antes de seguir subiendo. Al desarmar el filtro de entrada de la bomba para su inspección, se descubrió que estaba obstruido con una gran cantidad de óxido y lodo. Para mantener el funcionamiento de la unidad, se asignó personal para invertir frecuentemente la bomba para limpiar continuamente el filtro. Sin embargo, incluso después de la puesta en servicio de la unidad, el tubo principal de escape no se había limpiado y el filtro seguía obstruido. El desmontaje del tubo principal de escape reveló una gran cantidad de óxido y lodo en el fondo del tubo principal y en el pozo caliente. El análisis reveló que el óxido y el lodo se originaban principalmente en el tubo de escape principal. Esto se debió a que la-isla de enfriamiento de aire no se limpió en caliente-durante la puesta en servicio. El óxido, la escoria de soldadura y el polvo adheridos a la pared interior del tubo principal de escape fueron arrastrados por el vapor de escape de la turbina y recogidos en el pozo caliente junto con el condensado. Este óxido, lodo y óxido fueron transportados continuamente a la entrada de la bomba por la bomba de drenaje, obstruyendo el filtro y provocando un mal funcionamiento de la bomba de drenaje.
