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空分启动阶段主换热器热端温差过大的原因分析及处理点击：1771 日期：[ 2014-04-26 22:44:50 ] |
| 曾 周 华(南昌钢铁有限责任公司制氧厂,江西省南昌市罗家镇 330012) 1 故障现象 南昌钢铁有限责任公司制氧厂4500ｍ3/ｈ空分设备于2004年4月22日首次开车。先对冷箱内的容器和管线进行长时间干燥,全面取样分析合格后,于23∶15启动两台膨胀机,随着塔内温度的不断下降,4月23日11∶45下塔出现液体;伴随下塔液空不断节流至上塔,上塔和主冷温度不断下降。15∶00系统参数如表1。根据表1,15∶00主冷温度已经达到氧气对应压力下的饱和温度,然而在接下来的4小时里主冷始终没有出现液体。因为设计膨胀量为3500ｍ3/ｈ,很显然,9000ｍ3/ｈ膨胀量足以满足积液要求,关键是热端温差过大,热交换不充分,致使膨胀机制得的大量冷量被返流气体带走,没有足够的低温冷量使气体液化。 2 故障原因 分析后认为,造成主冷迟迟不能出现液体的原因是主换热器热端温差过大。精馏系统流程如图1所示。造成主换热器热端温差过大的原因可能有两方面:一个是主换热器本身换热能力不足,主要是由于换热面积减小和换热系数减小引起的;另一个是我们操作不当,冷量分配不合理。根据单机测试时设备反映出的问题以及借鉴本厂同类机组的经验,下面将可能原因列为表2。 根据表2,我们可以将可能的原因进行分析和排除。如果增压冷却器漏水,那么冷却器后面的微量水分析值将偏大,并且增压通道阻力将增加。采用便携式露点仪进行分析,水分含量低于10×10-6,排除可能性①;由于增压空气水含量达标,基本排除可能性②;由于分子筛在开机前活化处理时出现床层泄漏,我们特别加固分子筛过滤网,可能性③基本排除;如果主换热器微漏,那么不至于对换热有如此大影响,要是泄露严重,那么中压空气将大量进入低压返流通道,返流气体出塔压力将明显变化,而实际上各返流气体压力没有明显波动,排除了可能性④现在最可能的原因为操作方法了。由于我们使用的是三个单元的主换热器,在返流量不变条件下,只能通过Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3配合调整热端温差。经过调整,三股返流气出塔温度相等,但是热端温差依然过大,排除可能性⑤。现在只有一种可能,即膨胀量和空气进下塔量分配不合理。根据操作说明书,最大膨胀量与加工空气量比即最大膨胀比为36%。根据表1,膨胀空气量占加工空气比率高达50%,大大超过了最大膨胀比36%。 3 处理措施 由于膨胀量过大,正流进下塔的空气量只有9000ｍ3/ｈ,而返流气体进主换热器温度不变,使得主换热器中部温度偏低,增压空气出主换热器中抽阀Ｖ4全开、Ｖ5全关时膨胀机机前温度仍然接近-145℃。为防止膨胀机带液,膨胀机机前温度不能低于-150℃。此时机前温度已经没法调整,造成膨胀机“过冷”。这样,主换热器热段也相对“过冷”,热端温差过大,返流气体严重复热不足,出塔温度必然过低。膨胀机制得的冷量不能全部用于积累液体,而是大部分被返流气体带走。由于主冷还没有工作,要解决“过冷”问题只能降低膨胀量。找到了热端温差过大的真正原因后,2004年4月23日19∶00我们停运一台膨胀机,膨胀量降低到4500ｍ3/ｈ,很快主冷出现液体,热端温差降低至3℃以内。本套机组配置的膨胀机容量为9000ｍ3/ｈ,而加工空气量设计为25000ｍ3/ｈ,最大膨胀量为25000×36%=9000ｍ3/ｈ,说明膨胀量配置比较合理,如果加工空气量达到正常值,就不会出现膨胀机“过冷”问题。但是开机时主冷未开始工作阶段,膨胀机满负荷运转必将造成“过冷”,所以开机阶段要特别注意控制膨胀空气比率,防止膨胀机过冷。 |
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