現已重慶國際（jì）複合材料有限公司（sī）（成渝氣體）長壽製氧（yǎng）站 8500Nm³/h 空（kōng）分設備為例，該空分主要為池窯提供持續不間斷的氧氣，目前已運行近（jìn）七年，設備問題逐步體現，其中單體（tǐ）設備部件膨脹機冷卻器多次出現內漏，導致水份隨增壓空氣進入主換熱器，造（zào）成（chéng）主換熱器（qì）堵塞。
主換熱器簡介
成渝（yú）氣體8500Nm³/h 空分設備中主換熱器采用鋁合金板式換熱器（qì），該換熱器主要是用薄金屬板壓製成具有一定波紋形狀的換熱板片，然後疊裝，用夾板、螺栓緊固而成的一種換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進行熱量交換。
換熱器的調節控製方式
8500Nm³/h空分換熱器主（zhǔ）要由E1-A、E1-B、E1-C三部分組成，加工空氣與出塔汙氮氣和（hé）氧（yǎng）氣分別從三（sān）個換熱器中通過。主要是利用出塔的低溫汙氮氣和氧氣將進塔的空氣（qì）進行冷卻，此過程在空分係統中稱為：冷量回收。
根據工藝要求空氣進換熱器水份和（hé）二氧化碳含量≤2ppm，進塔空（kōng）氣（qì）中的水份和二氧化碳主要（yào）由分子篩（shāi）進行過濾和吸附。換熱器的低溫氣出塔熱端溫（wēn）度和進塔空氣冷端溫度主要由FCV102A（氧氣去用戶調節（jiē）閥）、FCV102B（氧氣放空調節閥）、FCV103（汙氮氣去預冷調節閥）、V104（汙氮（dàn）氣去純化）進行（háng）調節控製，使汙（wū）氮氣和氧氣均勻通過（guò）E1-A、E1-B、E1-C換熱器，三個換熱器的低溫氣體出塔溫度為常溫，熱端溫（wēn）差控製≤2℃。
熱端溫差越（yuè）大冷損就越大，空分設備運行能耗增（zēng）加。
換熱器堵塞現象
在空分裝置（zhì）正常運行時，2#膨脹機增壓後（hòu）空氣出口水份含量分析AIA402突然（rán）出現波動，最高上漲到54.7ppm，以遠遠超過正常值在（zài）2ppm。同時2#膨脹空氣與（yǔ）主換阻力（lì）PI405AA也增長至50kPa，導致（zhì）膨脹空氣進塔量突然減少2000m³/h。這時主換熱器也出現嚴重偏流，空氣進（jìn）塔溫度為20℃，而主換熱器氧氣通路熱端TI2B溫度持續下（xià）降至0℃（正常值為19.6℃）。同時主塔上塔壓（yā）力也出現上漲趨勢，最終上塔壓力漲至59.5kPa，導致整個空（kōng）分係統壓力升高，產能下降。
處理措施
為保證空（kōng）分設備安全運行，對工（gōng）況運行進行調整。將2號膨（péng）脹機切換至1號膨脹機運行（háng），因換熱（rè）器出（chū）現嚴重偏流，為防止因氧氣產量過大帶出的冷量過盛造（zào）成管道凍裂，並（bìng）降低氧氣（qì）產出（chū）量控製熱端溫度在1℃以上。上塔壓力一旦超過（guò）60kPa就屬於（yú）超壓運（yùn）行，防（fáng）止上塔超壓保證空分設備的安全運行通過開大汙氮氣放空閥FCV103來調節上塔壓力在55kPa以內。通過對工況（kuàng）運行方（fāng）式的（de）調（diào）整，空分（fèn）設（shè）備運行逐步平穩，但設備能耗有所增加（jiā）。
分子篩故障分析——經分析分子篩冷吹溫（wēn）度（dù）為132℃，屬正常範圍（wéi）內，空氣出（chū）分子篩CO2分析AIA1203為1.54ppm。並通過便攜式露點分析（xī）儀進行（háng）分（fèn）析對比，現場分析結果顯示露點為-75℃以下，經對比分析在正常範圍內。排除因分子篩（shāi）原因導致水份或CO2進入主（zhǔ）換熱器的可能。
膨脹機故障分析——純化空氣經膨脹（zhàng）機（jī）增（zēng）壓後（hòu）出口溫度會升高30℃左右達到60℃以上，需經過後冷卻器利用（yòng）冷凍水對空氣進行降溫（wēn）至30℃以內，而空氣增壓後出口水份分析（xī）AIA2波動較大，最高上漲到54.7ppm已（yǐ）超過正常值的270倍，通過手動對膨脹空氣進（jìn）行露點分（fèn）析高於-60℃。通過以上數據進行對比，初步（bù）懷疑可能是2#膨脹（zhàng）機增壓機後（hòu）冷卻器內漏。通過檢修人員將後冷卻器進行（háng）拆卸，並（bìng）用壓縮空氣做保壓試漏，發現回水路管道壁有大量氣泡滲出（見下圖）。由此確定（dìng）是由於2#膨脹機增壓機後冷卻器內漏，空氣將水分帶入換熱器凝（níng）結成（chéng）冰，將空（kōng）氣管道堵塞造成工（gōng）況異常變化。同時因（yīn）進換熱器的空氣量減少造成主換（huàn）熱器偏流熱端（duān）溫差增大。
圖為：後冷卻器泄漏
安全快速吹掃措施論證（zhèng）
空分裝置是以（yǐ）長期穩定的方式運行（háng），一旦出現故障停車就會造成損失，停車時間越長損失就越大（dà）。如何嚴格控製檢修時（shí）間非常重要，當主換熱（rè）器出現堵塞，根據堵塞的情況進（jìn）行（háng）停車對換熱器進行加溫吹掃。
具體操作方式如下：
係統退氣操作——當主換熱器（qì）出現堵塞，且嚴重程度已影響主塔工況，必須對換（huàn）熱器進行吹（chuī）掃（sǎo）。首先將設備供氧切換由（yóu）後備係統供氧（75m³貯槽和液氧泵同時供（gòng）氧（yǎng），充車泵向75m³貯槽補充液氧）的方式。壓力≥0.13Mpa保證其（qí）它生產部門正常供氧。根（gēn）據空分設備正（zhèng）常停車流程對係統進行退氣，注意（yì）觀（guān）察空壓機排氣壓力≤0.7Mpa，避免因壓力超高導致（zhì）空壓機卸載。
上塔壓力控製——退氣完成後將主塔各主要進氣閥門（mén）HV4、HV5等關閉，同時關閉氧氣和汙氮氣出塔FCV102A、FCV102B、FCV103、V104閥（fá）門，防（fáng）止低溫返流氣體通過換熱器增加吹掃時間。為快速對換熱器進行吹掃，氧（yǎng）氣和氮（dàn）氣經換熱（rè）器出塔閥門必須關閉（bì），主塔（tǎ）處於密閉狀態容易出現超壓。通過（guò）氮氣出純氬塔塔壓力調節PCV704閥，使主塔壓力返流至精氬塔冷凝器K703，再通過V761、PCV703放空閥進（jìn）行調（diào）節上塔壓力。
吹掃空氣量調節——在全負荷運行情況下（xià），將2#空壓機停車（chē），1#空壓機繼續運行。同時將預冷係統空冷塔冷凍水量減小（xiǎo），提高空氣出空冷塔溫度（控製在20℃）。為保（bǎo）證分子篩正常運行（háng），將V1218閥（純化空氣做再生氣閥）開啟使空氣旁通至分子篩做再生氣，再生氣量控製在9700m³/h左右，使分（fèn）子篩繼續運行，進塔空氣量控（kòng）製（zhì）在12000m³/h，進（jìn）塔壓（yā）力控製在0.65Mpa。
膨脹機通路吹掃——首先（xiān）關閉膨脹機出口閥，使空（kōng）氣經分子篩出口（kǒu）→膨脹（zhàng）機增壓端→過主換熱器→經膨脹機進口→經膨脹機出（chū）口吹除閥V304、V305進（jìn）行吹（chuī）掃。注意（yì）觀察增壓空氣出主換熱器中抽和地抽（chōu）溫度變化，並隨時對（duì）吹除閥（fá）出口（kǒu）進（jìn）行溫度和露點進行分析，當溫度與分子篩出口相近且露點溫度低於-60℃以下為吹掃合格（gé）。
空氣進下塔通路吹掃——首先關閉空氣進下塔HV5閥，使空（kōng）氣經分子篩出口→過主換熱器→經下塔吹除閥V303進行吹掃。對吹除閥出口進行溫度和露（lù）點分析，當溫度與分子篩出（chū）口相近且（qiě）露點溫度低於-60℃以下為吹掃合格。
● 吹掃流程圖
吹掃論證
通常空分設備按照以往（wǎng）的加溫吹掃方式，需要將主冷、下塔和液氧蒸發器的液體排盡，再進行加溫（wēn）吹掃。主塔排液需要12小時，主塔吹掃至正溫需要48小時，吹掃完成後複產（chǎn）積液需要36小時，整個大加溫吹掃到積液複（fù）產共（gòng）計需96小時。通過實際操作單獨對（duì）主塔進行保冷保壓，並對換熱器進行獨立（lì）吹掃。有效的避免了主塔的冷量不能返流到換熱器增加吹掃時間。且主冷還保留了冷量和液體，進一步加快了複產時間（jiān）。經統計主換熱器吹（chuī）掃2.5小時後溫（wēn）度達到30℃，吹（chuī）除閥露（lù）點分析達到≤-60℃以下（xià）。這一數據表（biǎo）明換熱器吹掃（sǎo）已合格，並進行複產調試，經過4小時的調試順利複產。
總結
在空分裝置正常運行的情況下，一旦出現（xiàn）冷卻器內漏（lòu）空氣將水帶入換熱器造成堵塞，是不可逆的，隻得停（tíng）車對（duì）主換熱器進行加溫吹掃。吹掃的時間長短至關重要。如吹掃時間過長會導致企業液氧采購（gòu）成本增加，同時主（zhǔ）塔（tǎ）保冷保壓時間過長會造成主塔冷（lěng）量損失增大，會導致下次冷開（kāi）車（chē）時間過長從而導致能耗增（zēng）加。通過此次吹（chuī）掃總結，縮短了主（zhǔ）換熱器的（de）吹掃時間，並在短時間內恢（huī）複生產，最終實現（xiàn）了最好的經（jīng）濟效益。
摘自：2018年《氣體分離》雜誌第三期
©京ICP備19059098號-4 
京（jīng）公網安備 11011302005837號
E-mail：ait@263.net.cn 服務熱線：010-8416 4557
copyright©北京艾（ài）亞特會展有限公司 版權所有
鄭重聲明（míng）：未經授權禁（jìn）止轉（zhuǎn）載、編輯、複製如有違反，追究（jiū）法律責任
