内压缩流程空分设备高压板翅式换热器空气通道堵塞的分析
庞文斌
(宣化钢铁集团有限责任公司气体厂技术开发部,河北省张家口市宣化区牌楼东街30号 075100)
摘要:介绍了15000m3/h内压缩流程空分设备高压板翅式换热器空气通道被冰堵的故障现 象,详细分析了故障原因,并阐述了查找过程和处理措施。
关键词:大型空分设备;内压缩流程;板翅式换热器;堵塞
中图分类号:TQ116·11 文献标识码:B
宣化钢铁集团有限责任公司5#15000m3/h空 分设备由开封空分集团有限公司生产,采用分子筛 吸附净化、膨胀空气进下塔、氧和氩内压缩、氮气 外压缩流程,制氩系统采用全精馏无氢制氩工艺。 配套的空压机、增压机、膨胀机和高、低压板翅式 换热器均为进口产品。
冷箱内高压板式单元为正流高压空气、膨胀空 气、返流中压氧气、中压氩气、氮气换热,低压板 式单元为正流空气、返流氮气、污氮气、压力氮气 换热。
2003年5月23日正式投产运行至今, 15000m3/h空分设备已经累计运行4年。现将空分 设备运行中出现的高压板翅式换热器堵塞的故障及 分析、处理过程进行总结,供同行参考。
1 故障现象
15000m3/h空分设备自2003年5月23日启动 后,除调试过程中处理一些小故障之外,运行工况 一直保持稳定。2003年6月19日22∶00,膨胀机进 口压力出现下降趋势,6月20日工况急剧恶化 膨胀机进口压力明显下降并且无法控制,导致空分设备无法正常运行,被迫停车。
6月19日前,空分设备各部位工艺参数均正常,从19日22∶00到20日15∶00,在没有进行任 何相关操作的情况下,膨胀机增压端的空气流量 FI441由17000m3/h降至16400m3/h,流量变化不大 并且没有工况恶化的迹象。15∶03左右,在同样没 有任何操作的情况下,膨胀机膨胀端进气压力由正常的4·3MPa降低到3·8MPa,15∶22FI441迅速降到 15244m3/h。调节高压空气进下塔节流阀V8,流量 亦无明显的变化。此时增压机排气压力、温度正 常,但是回流阀逐步自动打开,流量下降。17∶00 膨胀机膨胀端进口压力下降到3·61MPa,膨胀机转 速下降,接近停车联锁值,空分设备被迫停车。
2 原因分析及相应处理措施
2·1 原因分析
根据故障现象分析,造成膨胀机膨胀端进口压力降低的原因有3个:①压力表指示不准确;②机前管路上存在泄漏点;③机前管路上有堵塞现象。利用排除法分析、查找原因。通过校验对比压 力表数值,表明压力表指示正确无误,并且当时膨胀机转速确实下降,因此可以排除压力表的问题; 设备、管路系统外观检查无异常,通过化验分析, 氧气、氮气、污氮气以及冷箱内气体的纯度都显示正常,因此可以排除高压板翅式换热器内漏、设备及管路外漏的可能。那么,只有机前管路堵塞的可能性最大。
对比膨胀机进口的两个压力点PI6551(膨胀机 进口法兰处压力)和PI440(膨胀空气出高压板翅 式换热器压力)数值一致,说明高压板翅式换热器 至膨胀机管路畅通。由此可见,高压板翅式换热器 的膨胀空气通道被堵塞。
对比高压板翅式换热器高压空气通道液空液位 计LIC8的正负管压力,发现正管压力为4MPa,而 负管压力为5·8MPa(正常时应该是正管压力略高 于负管压力),即高压空气通道阻力为1·8MPa。由 此可见,高压板翅式换热器高压空气通道也被堵塞。 膨胀空气和高压空气均来自增压机,而此时增 压机运行很稳定,首先可以排除机械杂质进入板翅 式换热器的可能,其他原因只有水分或二氧化碳冻 结造成通道堵塞。此时,分子筛纯化系统出口空气 中二氧化碳含量分析仪显示数据正常,由于低压板 翅式换热器中空气流路没有堵塞现象,说明分子筛 吸附没有问题。
在短时间内高压板翅式换热器两个空气通道均堵塞,表明有水分进入高压板翅式换热器空气通道,极有可能是增压机气路上出现了问题,因此判断增压机冷却器存在泄漏。但存在一个疑问:膨胀机增压后冷却器出口水含量分析仪数据为何没有明显升高?
