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化工公司:国产攻关见实效 技术引领勇当先

作者: 张术娟 应超 赵国文 来源: 化工公司 发布时间: 2022-01-29 字号:【

炼油企业的人们常说,炼油就是炼设备,设备的重要性不言而喻。对于煤制油企业来说,复杂的工艺技术流程对设备的要求更高。十多年前,国家能源集团化工公司建成的世界首套百万吨级煤直接液化生产装置,曾经好多设备来自进口。为解决设备卡脖子问题并降低建设和运营成本,煤制油化工人始终坚信“中国人一定能,中国设备一定行”,勇闯设备国产化难关,走出了一条设备国产化的自主创新之路。

2021年,化工公司在把握机遇中实干前行,在攻坚克难中开拓进取,开展设备技术攻关、国产化应用改造及修旧利废工作112项,节约费用约6000万元,推动煤直接液化装备技术水平不断进步,装置运行效率不断提升,交出了一份厚重提气的成绩单。

打破封锁,探索反应器循环泵自主维修

如果将煤液化装置比作一个钢铁巨人,那么反应器循环泵就是这个巨人的心脏。由于煤直接液化工艺具有高温高压、介质复杂且流速快等特性,对循环泵的泵壳和泵体密封面及密封垫片会有不同程度损伤。

反应器循环泵采用进口的电机油浸式离心泵,出于技术保护原因,厂商提供的技术资料寥寥无几且不包含设备核心数据。同时该型反应器循环泵在国内应用屈指可数,无任何维修经验可循,设备维护只能依托外方专家亲自到现场进行指导,维护费用居高不下。

受新冠疫情影响,在2021年度大检修期间,外方专家不能按期入境到场,而循环泵泵壳密封面的维修工作在鄂尔多斯煤制油尚属首次。如何解决密封面磨损问题成为摆在煤制油人面前的一个大难题,从零开始、自主维修、自主攻关成为了他们执着前进的方向。

知之非艰,行之惟艰。困难再次激发了煤制油化工人敢为人先、主动而为的秉性。他们以问题为导向成立了由机械、电气、仪表等专业组成的技术攻关团队,通过召开专题会进行论证、评估,参考已有的图纸资料和历次检修数据,充分利用现场加工、精密测绘相关资源,严格控制现场测绘和加工精度,经过10个昼夜的奋战,高效完成了反应器循环泵壳体、泵体密封面的自主修复工作。通过对修复后的密封面各部尺寸进行研究推演,创造性的对原密封垫片进行了升级,和对循环泵安装的原垫片间隙值进行模拟和修正,优化了螺栓受力和密封性能。煤液化两台反应器循环泵安装投用后,密封面零泄漏,达到历次开车最佳状态,实现了一次开车成功并安稳运行。

此外,在检修期间,公司技术攻关团队还利用现有技术资料,在充分分析反应器循环泵双变频控制系统历年运行和检修数据的基础上,对控制系统内49种关键电器元件和533个单体元件进行了自主更新调试,优化了双变频控制系统设置,并自主完成了后台监控功能的组态调试和双变频控制系统二次控制回路修改完善相关工作,大幅提升了系统运行的安稳性。

此次探索尝试,使化工公司掌握了反应器循环泵密封面修复和双变频控制系统改造技术,填补了国内技术空白,大幅降低了维修费用,也成为煤制油化工人勇于挑战进口设备检修技术难题的经典案例,意义深远。

图为煤液化四联合装置

创新改造,实现膜分离压缩机节能新突破

经过多年努力,煤直接液化领域的重要装备国产化攻关不断取得突破。但是与国外同行相比,重大装备及关键部件技术攻关工作依然任重道远。

膜分离压缩机是煤液化装置的核心设备之一,属于两列对称双缸双作用往复式压缩机,生产中执行两开一备,其主要作用是将膜分离系统提纯后的氢气经过压缩加压送至反应系统,提供煤液化反应所需氢气。在正常生产期间,始终有一台压缩机处于低负荷状态,存在“大马拉小车”现象,一方面易造成曲轴受力不均,总排气量只能通过出口返入口的调节阀来控制,不利于调节阀的长周期运行;另一方面,压缩后多余的气体又返回入口重复压缩,消耗大量无用功。

设计不合理、工艺有瑕疵、能耗高居不下……面对一个接一个的难题,煤制油化工人毅然选择对压缩机进行无级气量调节改造,以此实现膜分离压缩机的安全、节能、可控运行。

对于往复式压缩机而言,传统的气量调节方式虽然能有效调节所需气量,但都是在压缩机耗能做功之后来实现气量控制,属于“劳而无功”的调节。无级气量调节系统属于新型调节方式,可实现压缩机从30%至100%的无级气量调节,按需输送定量压缩气体,避免驱动电机做无用功,节约电能。

此项改造前后的差距有多大?在大多数人眼里仅仅是应用新设备的细微差异,但在专业人员眼里,它代表着膜分离压缩机运行质的变化,可减少能耗、大幅降低故障率,助力压缩机稳定运行。

而每项技术改造都会面临“水土不服”的风险。无级气量调节系统在化工公司煤制油为首次应用,没有任何运行经验可借鉴,在试运行阶段中曾出现吸气阀工作异常、液压执行器控制电路板运行异常、控制油压异常等问题。明知山有虎偏向虎山行,遭遇挫折的煤制油人并没有退缩,积聚力量继续攻关,结合图纸不断改善产品设计,强化生产过程的精心监控,拿着“放大镜”寻找设备瑕疵,积极分析原因、查找对策,通过细致排查整改,实现了从压缩机机组零部件到整机试车检验的全过程质量管理。

自煤直接液化装置本周期开工运行以来,膜分离压缩机无级气量调节系统就像驯服的野兽,脾气变得柔和稳定,相关参数符合工况要求,调节阀故障问题得以有效解决,机组节能运行效果明显,同时提高了操作自控率,为装置长周期稳定运行提供了重要保障。

潜心攻关,稳步推动气化核心设备国产化

对于煤制油化工人来说,设备国产化攻关就像是钉钉子,需要一锤一锤接着敲,一颗一颗牢牢钉,坚持下去,必然会让装置安稳运行的基础更加牢固。

煤直接液化装置所需的大部分氢气来自煤制氢装置,而煤制氢装置的核心——气化装置采用了激冷流程,其激冷气压缩机K1301自然是流程中的关键机组,可谓重中之重。过去它采用的是进口离心压缩机,2020年,经过设备专业技术攻关,自主完成了压缩机转子部分的国产化扩能改造。而激冷气压缩机驱动侧的高压变频设备已运行十余年,在机组扩能后更是出现了整流变压器容量不足、长期高温告警运行、内部绕组绝缘效能下降等一系列问题。

尤其是整体封装进口自国外的整流变压器需要维修,如果要进行原品牌购置替换,面临高额的采购费用、漫长的供货周期、狭小的安装空间等诸多制约因素。为了打破僵局,2021年化工公司煤制油的机电仪专业攻关团队决定开辟整流变压器国产化新路。

国产化之路必然是困难重重,首先,原机配套整流变压器重约7吨,且空间占位大,建设期未设计吊离通道,怎么布置?如何吊运?其次,原机整流变压器封装并柜布置,国产化之后分体设计如何连接?是否可靠?同时,国产化后的整流变压器温控系统、接线触点、散热系统、辅助电源配置都需要与原机封装整流变功能一致,能否匹配?是否兼容?

为了在时间紧、任务重的情况下交出满意答卷,攻关团队早早筹划土建改造、承重核算、吊装模拟,反复推敲施工过程,盯住检修期,以增容改造为出发点,以国产化应用为切入点,以稳定可靠为落脚点,多专业多方面对接,通过多途径比选,择优敲定国产化方案,多措并举最终按期完成机电仪联调并安全交付,实现了整流变压器全部主材、辅材、配件、温控、散热系统的国产化。

机组投用的那一刻,攻关团队人员的喜悦、感慨之情奔涌而出。国产化整流变压器运行平稳,各项电气指标无一异常,温控系统工作正常,负载转速提升至额定后,整流变压器的监测温度指示由高温告警时期的110℃大幅下降到了50℃左右,机组可以完全发挥扩能效果,为装置的安稳运行提供了坚实保障。同时,此项改造为重要电气装备的国产化攻关锤炼了队伍、积累了宝贵经验。

惟创新者进,惟创新者强,惟创新者胜。这里的创新步伐从未停止。化工公司积极贯彻落实习近平总书记视察榆林化工重要讲话精神,把加强科技创新作为最紧迫任务,加快关键核心技术创新,通过对关键设备运行难题进行攻坚,强化创新管理,加大研发深度,寻求大型机组性能新突破,逐步推动装置整体增效升级,将创新工作不折不扣落到了实处,为煤化工产业高质量发展积蓄强劲动能。

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