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28000m3/h空分设备高压换热器堵塞的原因分析与处理
张 群
(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:介绍28000m3/h内压缩流程空分设备高压板翅式换热器堵塞后的运行工况,对堵塞 原因进行分析。通过单独加温高压换热器和增设便携式露点分析仪,消除了因空气增压机段间冷 却器泄漏对空分设备稳定运行造成的影响。
关键词:大型空分设备;内压缩流程;高压板翅式换热器;堵塞
中图分类号:TQ116·11 文献标识码:B
1 故障现象
安徽淮化集团有限公司合成氨二厂1套由液化空气集团设计制造的28000m3/h空分设备,采用内压缩流程,于2000年投产后运行一直较为稳定。2005年空分设备大修,在大修后的启动过程中发现:随着氧、氮产量的增加,下塔顶部与空气 进下塔管路的压差不断增大,达到0·06MPa (G, 下同)。同时,高压换热器(板翅式)热端温差不断扩大,由正常生产时的2℃~3℃增大至10℃左右,并有继续增大的趋势;高压换热器冷端温度也下降至-170℃,氧、氮气出高压换热器温度降低产品管道出现凝露甚至结霜现象。空分设备冷损增大,主冷液氧液位下降,增加高压空气量和膨胀量都于事无补,即使降低产品产量至70%,空分设备也无法维持正常运行。
28000m3/h空分设备高压板翅式换热器部分流 程如图1所示。
2 原因分析
经过比较操作记录、分析流程,初步判断不正常工况可能是高压换热器通道堵塞所致,而造成高压换热器堵塞的原因有:分子筛吸附效果差和空气增压机段间冷却器泄漏。
2·1 分子筛吸附效果差
28000m3/h空分设备分子筛纯化系统采用立式径向流双层床吸附器,外层充装活性氧化铝,内层为13X型分子筛。投运以来,虽然因初期蒸汽加热器泄漏造成分子筛层被穿透,一定程度上降低了分子筛的吸附性能,但在空分设备停车前,在线分析仪显示分子筛纯化系统出口空气中二氧化碳含量并无异常。而且此次停车后,在重新启动前对空分设备进行了全面、彻底的大加温。因此认为这一因素不至于造成高压换热器通道堵塞。
2·2 空气增压机段间冷却器泄漏
28000m3/h空分设备采用空气循环的双泵内压缩流程。空气增压机设3段中间冷却器,冷却器为采用碳钢翅片管的管壳式换热器。一旦3台换热器中有1台发生泄漏,就可能使水分进入高压换热器,造成其通道堵塞(该管线未设置在线水分分析仪)。虽然在启动过程中,高低压电断电导致空分 设备停车的时间较短,但是一旦空气增压机段间冷却器泄漏,空分设备短暂停车仍会造成高压换热器堵塞。
3 处理措施
3·1 单独加温高压换热器
通过讨论分析,决定采用不停车的方法对高压换热器单独进行加温,具体加温流程如图2所示。
在停止氧、氮产品输出后,利用高压空气正流管线上加温用的盲法兰,用正流空气吹除空气通道,同时用氧、氮充压管线反吹氧、氮产品通道至加温合格为止。
3·2 增设便携式露点分析仪
由于高压空气管线设计上存在缺陷,无法对空气增压机段间冷却器泄漏量作出直观判断。因此, 配备一台便携式露点分析仪极其必要。这样,一方面在每次停车启动时,可以分析高压空气管线内的微量水含量(露点合格后才可导入冷箱);另一方面,在冷箱系统大加温时,可判断各加温排出口所代表冷箱内部件的加温效果,并据此对加温气量作相应调整,可谓一举两得。这也对国内用户解决同类型空分设备的相似问题有很好的借鉴作用。
4 结束语
通过对28000m3/h空分设备高压换热器堵塞问题的分析与处理,消除了影响空分设备长周期稳定运行的不利因素,为以后对同类故障的预防和处理积累了丰富的实践经验。
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