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23500 m3/h空分设备主换热器堵塞故障分析点击：1887 日期：[ 2014-04-26 21:39:16 ] |
| 23500 m3/h空分设备主换热器堵塞故障分析 卢志涛 (天津天铁冶金集团有限公司动力厂,河北省邯郸市涉县 056404) 摘要:天铁动力厂6#23500 m3/h空分设备由于进分子筛吸附器的空气温度过高,导致水分、二氧化碳等杂质进入主换热器,造成主换热器严重堵塞。详细介绍了故障经过和原因分析过程,阐述了故障处理以及相应的预防措施。 关键词:空分设备;板翅式换热器;分子筛吸附器;主冷;堵塞 中图分类号:TQ116·11 文献标识码:B 天津天铁冶金集团有限公司(以下简称:天铁)动力厂现有的6#23500 m3/h空分设备由杭氧设计、制造,于2007年安装、投产后,运行一直较为稳定,各项技术指标均达到或超过了设计值。2010年5月23日,由于空气预冷系统停水,操作人员未及时停机,且在开机导气过程中操作不当,使水分、二氧化碳等杂质进入主换热器,导致主换热器严重堵塞,空分设备无法正常运行。 1·故障经过 2010年5月23日07: 00,由于供电系统故障,造成供应空气预冷系统及膨胀机系统循环水的水泵停运。循环水中断导致空气预冷系统自备的常温水泵、低温水泵及冷冻机停运。发生故障后,空分设备操作人员迅速联系水电泵站,在得到短时间内无法恢复供水的通知后,被迫停运空分设备。此时距水电泵站停水已达30分钟,分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量严重超标,达到3×10-6。08: 30,在水电泵站恢复供水后重新启动空分设备,但在向塔内导气时,发现1#板翅式换热器污氮出口温度最低达-133℃,且中抽空气温度一直显示为正值。调整其余3组板翅式换热器进气阀门,以改变1#板翅式换热器的进气负荷,然而工况并无好转迹象。检查时发现现场各阀门实际开度均和主控室画面显示开度一致,因此排除阀门故障导致换热器组偏流的原因。同时,发现1#板翅式换热器污氮出口结霜严重,去水冷塔及分子筛吸附器的污氮温度均显示为负值。随着开机导气工作的深入,各系统工况持续恶化,另外3组板翅式换热器也出现了与1#板翅式换热器类似的现象。空分设备的许多运行参数偏离正常值,如进下塔空气温度仅为-130℃左右,远远达不到该压力下对应的液化温度点;主冷液氧液位持续下降,仅为1400mm;分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量的显示值已达20×10-6,并且仍有继续上涨的趋势。6#23500 m3/h空分设备已无法正常运行,被迫进行排液、加温、吹扫。 2·故障原因分析 通过对上述现象的观察、分析并比较相关运行参数,判断是由于水分、二氧化碳等杂质进入主换热器,冻结在板式单元内部,堵塞了换热通道,导致换热面积减小,污氮与正流空气无法正常换热,返流气体冷量未被正流空气充分回收,从而使主换热器热端温差过大,冷量损失严重,空分设备无法正常运行。 过量的水分和二氧化碳等杂质进入主换热器的原因分析: (1)在空气预冷系统刚停水时, 2#分子筛吸附器处于运行状态,该分子筛吸附器已工作至末期,吸附水分、二氧化碳的能力已接近零。空气预冷系统停水后,从空压机排出的高温(100℃左右)含湿气体,未经空冷塔内喷淋水冷却降温,而直接进入分子筛吸附器,且持续30分钟之久,水含量超标的空气短时间内使分子筛吸附量达到饱和,失去了再吸附能力,大量的水分、二氧化碳穿透分子筛进入主换热器并冻结在换热通道,减小了换热面积,影响了换热效率。 (2)从分子筛吸附器来的气体进入透平膨胀机增压管路增压后进入主换热器,其中含有的水分、二氧化碳冻结在换热通道内壁,致使通道内阻力增大,换热效果变差,从而使这部分气体无法吸收冷量以降到生产所需的温度。 (3)在恢复开机的过程中,仍然用已处于工作末期的2#分子筛吸附器进行导气,由于其已不具备吸附能力,很短时间内分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量即达到了20×10-6,致使空气中的水分、乙炔、二氧化碳等杂质大量进入主换热器,冻结在主换热器翅片上。且导气时间持续约1小时之久,更增加了主换热器冻堵的几率。 (4)在导气过程中,由于分子筛吸附器内温度已达80℃左右,在该温度下分子筛已不具备吸附能力,且根据分子筛高温解吸的特性,分子筛内吸附的水分、乙炔、二氧化碳等杂质在80℃的温度下脱附后随导入空气进入主换热器。 3·故障处理 (1)停机后,检查6#空分设备分子筛吸附器底部排放阀,未发现有水排出;同时对分子筛吸附器筒体进行揭盖检查,检查分子筛颗粒外观,发现其颜色、强度均正常,分子筛床层厚薄均匀,无气流短路现象,分子筛床层亦无吹翻现象。 (2)增加了出空冷塔空气温度报警检测;重新修订事故预案,制定了此类故障的详细处理方案。 (3)对6#空分设备进行排液、加温,当各系统均为常温且露点温度合格后,重新开机。5月30日,待主冷液氧液位及各项参数稳定后,产品氧、氮气并网,空分设备恢复正常生产。 4·经验教训 此次空分设备停运的直接原因是水电泵站停水,但由于后续处理措施不当,使故障的影响扩大, 6#空分设备停产达168小时,给公司生产带来重大损失。故障发生后,技术人员认真总结经验教训,及时提出相应措施,以预防同类故障再次发生。 (1)加强生产中的动态管理,尤其要强化数据管理,发现运行参数变化,要及时分析并第一时间进行处理。 (2)加强对应急预案的学习、研究,如遇空气预冷系统停水,当确认暂时无法恢复供水时,应采取紧急停车措施,避免故障扩大。 (3)在恢复生产、组织向塔内导气时,要确认分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量,如二氧化碳含量偏高,应立即停止导气,同时对分子筛进行彻底再生,此时可适当提高再生气流量及温度,以强化分子筛再生效果,尽快使分子筛活化正常,达到使用要求。 (4)进一步加强深冷技术、空分设备理论知识和操作经验的学习与交流,提高职工的业务素质,并增强工作责任心,以便及时发现并解决问题。 (5)处理问题时要树立全局观念,不能局限于某一方面,要集思广益,避免走弯路、错路。 |
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