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28000m3/h空分设备主换热器泄漏判断与处理点击：1702 日期：[ 2014-04-26 21:35:26 ] |
| 28000m3/h空分设备主换热器泄漏判断与处理 郭 勇 (安徽淮化集团有限公司合成氨二厂,安徽省淮南市泉山 232038) 摘要:28000 m3/h内压缩流程空分设备主换热器泄漏后,高压氮气纯度不达标,且无规律波动。使用纯度污染分析法检查出泄漏单元,并予以更换,保证了气体产品的正常供应。简介主换热器工艺流程和4种检漏方法,详细介绍具体的检漏步骤。 关键词:空分设备;内压缩流程;主换热器;泄漏;判断 中图分类号:TB657·5 文献标识码:B 安徽淮化集团有限公司合成氨二厂现有的1套28000 m3/h空分设备,采用内压缩流程, 2000年投产后运行一直较为稳定。2009年4月空分设备短暂停车再启动后,出装置高压氮气中氧含量超标(正常指标氧含量≤10×10-6),并且忽高忽低,无明显规律。这种现象为主换热器板式单元存在泄漏所致。经过计算可知平均泄漏量约120 m3/h。泄漏严重时,高压氮气中氧含量上升至2400×10-6,给后续净化工序带来安全隐患。因此,公司购置了1组由国外公司设计、制造的主换热器,决定在2010年度大修时更换泄漏的板式单元。28000 m3/h空分设备主换热器由3组板式单元组成,需在装置停车后判断出其中的泄漏单元(组)并进行更换,为此空分作业区制定了详细的检漏方案。 1 主换热器工艺流程 每组板式单元的尺寸: 1·065 m×1·296 m×5·08 m,工艺介质(一进三出)分别为: 7·0 MPa的高压空气(进)、6·5 MPa的高压氧气、3·8 MPa的高压氮气、36 kPa的低压污氮。4种工艺介质在每组板式单元内的排列顺序为:低压污氮、高压氧气、高压空气、高压氮气(如图1所示)。由排列顺序可知只有高压空气能漏入高压氮气通道。 2 检漏方案 为确保检漏方案安全、无误,分两步进行: (1)在开车状态下,接临时管线把合成氨厂48000 m3/h空分设备的高压氮气引入在线分析仪,对比分析数据,以排除仪表测量误差。 (2)在冷箱扒砂清扫干净后采取以下操作:①接临时气源(合成氨厂48000 m3/h空分设备的高压氮气);②封闭高压氮气通道,高压氮气出装置阀FV7500A加盲板;③封闭高压空气通道,在空气增压机出口加盲板、关闭高压空气进下塔节流阀FV7521;④检漏氮气由主换热器冷端空气总管排放阀VLA14A导入,高压空气冷端侧升压至3·2 MPa。 检漏方法有4种: (1)声音判别法:现场分别在3组板式单元(A、B、C)的高压氮气出换热器管道处听声音; (2)温度判别法:高压检漏氮气漏入低压通道的同时伴有节流现象,此时打开高压氮气放空阀FV7500B放空,泄漏单元管道温度会随放空时间的延长而降低; (3)纯度污染分析法:分别在主换热器3组板式单元的高压氮气出口处各打Φ10 mm的小孔(如图2所示),在液氮泵出口总管排放阀处导入和泄漏量相当、纯度为99·9%的氧气,泄漏单元的氧气纯度必然下降(因为高压空气侧的检漏气源为高纯氮); (4)断开检漏法:在合适位置将高压板翅式换热器3组板式单元的其中1个单元氮通道隔离,在单元的合适位置处留有出口,如果该单元预留口处有气体则证明其泄漏,如果不是则继续检查另外两个单元,直至检查出泄漏组。 3·检漏步骤 (1)在28000 m3/h空分设备运行阶段把合成氨厂48000 m3/h空分设备的高压氮气引入分析仪,几秒钟后分析仪显示高压氮气中氧含量由2000×10-6下降到1×10-6,反复几次,结果都一样。可见,主换热器高压氮侧和高压空气侧确实存在泄漏。下一步是要判断出哪一组板式单元泄漏。通过比较操作记录,发现高压氮气的纯度波动大,在800×10-6~2300×10-6之间且波动无明显规律。经过讨论和分析,认为泄漏点可能在液相或汽液交界处。但若发生在液相,常温状态下泄漏量不会超过0·5 m3/h。如果是在液相泄漏,将会给下一步判断带来困难。 (2) 2010年9月22日28000 m3/h空分设备停车, 23日升温、扒砂、现场清扫干净后加盲板封闭高压氮气、高压空气通道,由临时管线进气。高压氮侧和高压空气侧压差上升至3·2 MPa (正常工作压差),现场管道泄漏声音较小,无法准确判断。在主换热器氮气出口测得温度变化也很小(不足2℃),也不能准确判断出泄漏单元。 随后采用纯度污染分析法检漏。在主换热器3组板式单元氮气出口管上各打Φ10 mm的小孔,发现每个小孔都有气体漏出(约600 L/h),逐一分析泄漏气体氧含量: A单元0·04%, B单元0·03%, C单元0·03%。从液氮泵出口总管(主换热器冷端)排放阀处导入纯度为99·96%的氧气,导入的氧气量与泄漏量相当, 3分钟后再在小孔处分析泄漏气体纯度,已发生明显变化。随后6分钟、9分钟后再分析小孔处泄漏气体纯度。泄漏气体纯度变化情况见表1。 10分钟后增加氧气量(约为泄漏量的2倍),小孔处泄漏气体纯度分析数据见表2。 为防止出现氧气进主换热器3组板式单元产生偏流造成误差,在泄漏气体纯度不再发生变化时,再把进主换热器的氧气阀关闭停止加氧,此时泄漏气体纯度的分析数据又发生了明显变化(见表3)。 经过反复几次试验,分析数据几乎一致,由此初步判断C单元发生泄漏。 (3)停止加氧气后断开主换热器C单元上、下氮气管,用塑料皮罩住连接换热器侧管口,发现C单元的小孔仍然有气体泄漏,分析其氧含量为0·04%,而A、B单元的小孔已无气体泄漏。分析数据证明主换热器C单元存在泄漏。 9月27日更换主换热器C单元,对A、B单元Φ10 mm小孔加装导压管并引至冷箱外,以方便泄漏时检查。10月27日,空分设备启动后送出合格的高压氧气、高压氮气,高压氮气纯度在线分析仪显示≤1×10-6,标志着此次检漏结果准确无误。 4·结束语 28000 m3/h空分设备主换热器泄漏发生在液相,在常温状态泄漏量极小的情况下通过纯度污染分析法准确判断出泄漏单元,消除了影响整个合成氨生产系统长周期稳定运行的不利因素,为以后对同类故障的判断、分析积累了丰富的实践经验。 |
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