在小型中压空分设备中,当空气进塔温度降低到一定的程度时,即使把膨胀机凸轮与节-1阀都开至最大开度,设备的产冷量仍可能超过设备的总冷损。这时高压压力已无法降低,液氧面慢慢上升,出现“冷量过剩”的情况。为什么会出现这种情况呢?这是由于气温的降低,高压空气入塔温度也随着降低,节流效应制冷量增加。而分馏塔筒壳内外的温差缩小,冷损减少。另外,气温的降低促使空压机吸气量增加,设备的相对冷损减少。这样,设备产冷量增加和冷损减少要求将高压降低到更低的压力,以满足冷量平衡。
例如,150m3/h制氧机设计的高压压力为2~2.5MPa,而当进塔温度降到5℃时,高压压力可降到1.7MPa,此时膨胀机凸轮与节-1阀都已开至最大开度。由于节-1阀阀口的限制,通过的气量已无法增加。在这种情况下,如果进塔温度再进一步降低,就会出现上述“冷量过剩”现象。严重时将有大量液氧进入热交换器,氧气纯度下降。遇到这种情况,可采取如下措施:
1)适当关小送氧、送氮阀,提高低、中压压力,以减少制冷量;
2)适当地排掉部分液氧,以消耗掉部分冷量。但不宜过多,液氧面应不低于4kPa(25cm四氯化碳柱);
3)适当地控制空压机冷却水,提高高压空气入塔温度;
4)打开热交换器底部吹除阀,排除部分过冷的液化空气;
5)根本的解决办法是把节-1阀口径适当的扩大,以增加流通能力,降低高压压力。