摘要：28000m3/h內(nèi)壓縮流程空分機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行過程中, 下塔液空液位指示不準(zhǔn), 造成工況波動(dòng)嚴(yán)重。介紹故障分析與處理措施。

 

　　1、問題的提出：

 

　　柳鋼氣體公司28 000 m3/h制氧機(jī)組采用了分子篩常溫吸附, 帶增壓透平膨脹機(jī), 規(guī)整填料上塔, 全精餾無氫制氬, 液氧內(nèi)壓縮流程[2,3], 于2006-02 投入生產(chǎn)運(yùn)行。投產(chǎn)運(yùn)行以來, 運(yùn)行狀態(tài)一直良好, 主要產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。但是在2011 年后發(fā)生了多次因下塔液空液位異常[3] (液空液位大幅波動(dòng)或液空液位無指示、滿量程) 引起的主塔工況紊亂現(xiàn)象, 尤其是2011-11-16 夜班和2011-11-17 中班, 機(jī)組下塔液空液位異常, 表現(xiàn)為液空液位LIC-1 和阻力Pd-1 異常, 儀表無法正常顯示參數(shù)值, V1 閥 (下塔液空節(jié)流進(jìn)上塔) 只能手動(dòng)操作, 當(dāng)分子篩充壓或外部用氧變化時(shí), 工況難以保持穩(wěn)定, ***終導(dǎo)致氧氣純度下降, 停止外送氧氣。主要工況反映為:氬餾分量大幅波動(dòng)、粗氬塔底部液位上漲、粗氬塔阻力上升、液空出過冷器后的溫度回升、精氬塔氬側(cè)的壓力升高、進(jìn)入精氬塔的工藝氬流量降低。

 

　　對(duì)此進(jìn)行了初步處理: (1) V1 閥手動(dòng)控制, 查看報(bào)表, 保持正常工況下V1 閥48.5%的開度, 但無法保證工況穩(wěn)定。 (2) 安排儀表技術(shù)人員, 多次對(duì)液空液位變送器進(jìn)行吹掃, 重點(diǎn)對(duì)負(fù)壓管進(jìn)行吹掃, 負(fù)壓管有液體吹出, 吹掃后液位顯示時(shí)而偏高時(shí)而偏低, 不久后又無法顯示。 (3) 排下塔液空, 但下塔液空及下塔阻力仍無法恢復(fù)正常。

 

　　為保證機(jī)組正常生產(chǎn), 確保氧氣供應(yīng), 組織開展攻關(guān)查找原因處理故障, 本文進(jìn)行總結(jié)。

 

　　2、分析與改進(jìn)：

　　2.1、原因分析：

 

　　按故障現(xiàn)象分析認(rèn)為:下塔的液空液位和阻力顯示超高, 可能是液位負(fù)壓管和阻力正壓管有液體進(jìn)入, 導(dǎo)致壓力顯示不準(zhǔn)。但操作人員對(duì)工況判斷不明, 導(dǎo)致節(jié)流閥開度不合適, ***終使主塔工況紊亂。

 

　　取樣的負(fù)壓管線有液體進(jìn)入或氣液夾帶有以下幾種可能:

 

　　(1) 由于該制氧機(jī)已經(jīng)運(yùn)行了將近5 年, 分餾塔內(nèi)難免會(huì)帶入一些分子篩粉末、CO2等雜質(zhì), 經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的積累, 這些雜質(zhì)有可能進(jìn)入負(fù)壓管或附著在負(fù)壓取樣管線的管口周圍, 使得取樣管可能存在一定的堵塞;

 

　　(2) 取樣管線在冷箱內(nèi)不是完全固定而是相對(duì)活動(dòng)的, 隨著裝置運(yùn)行時(shí)間的推移, 冷箱內(nèi)的保溫充填物 (珠光砂) 會(huì)逐漸下沉, 下沉的珠光砂有可能導(dǎo)致負(fù)壓管線下沉, 從而使該管線形成一個(gè)傾斜向下的坡度 (取樣管正常向上有5°~10°的傾斜) , 此外由于取樣管伸入塔壁過短容易使液體進(jìn)入, 這樣, 沿著塔內(nèi)壁往下流動(dòng)的液體就有可能進(jìn)入取樣管線, 造成取樣管內(nèi)氣液夾帶。

 

　　(3) 下塔壓力波動(dòng)過大, 或有分子篩粉末、CO2等雜質(zhì)堵塞篩板, 造成下塔液懸, 繼而造成液體進(jìn)入負(fù)壓管中[4]。

 

　　雖然下塔液空液位及阻力均顯示異常, 但***主要造成主塔工況紊亂的原因還是操作人員對(duì)工況判斷不明。其主要原因:

 

　　(1) 對(duì)下塔液空高或低的工況判斷不明。下塔液空液位高或低在工況上有一定的相同點(diǎn), 下塔液空液位低時(shí)V1 閥通過的流體處于氣、液夾帶的工況, 由于氣體的傳熱系數(shù)比液體的傳熱系數(shù)低, 氣、液夾帶的流體通過過冷器時(shí)的換熱效果就要比全液體的流體通過時(shí)更差, 反映出來的現(xiàn)象就是出過冷器后的液空溫度升高;當(dāng)氣、液夾帶的流體通過精氬塔底部的再蒸發(fā)器時(shí), 精氬塔再蒸發(fā)器因溫差加大使蒸發(fā)量增加, 反映出來的現(xiàn)象就是精氬塔的壓力升高, 即進(jìn)入精氬塔的工藝氬的背壓升高, 進(jìn)而造成進(jìn)入精氬塔的工藝氬流量降低。這種工況和下塔液空液位高導(dǎo)致氬餾分高, 產(chǎn)生氮塞而致精氬塔的壓力升高。工藝氬流量降低與此類似。

 

　　(2) 操作人員對(duì)上塔工況判斷不明。操作人員發(fā)現(xiàn)主塔氬餾分含氮高就認(rèn)為上塔回流液過多, 因而關(guān)小V1、V4 及V2 等節(jié)流閥, 導(dǎo)致上塔回流液進(jìn)一步減少。這種判斷和處理過于輕率。氬餾分含氮高, 但氬餾分本身含氬卻不高, 這說明打入上塔的液空含氮過多, 上塔工況并未正常建立。因此, 當(dāng)下塔液空液位及阻力均顯示異常, 判斷下塔液空液位高或低時(shí), 應(yīng)該從下塔液空純度和粗氬塔冷凝器液空側(cè)溫度來判斷。如果下塔液空純度降低且粗氬塔冷凝器液空側(cè)溫度過低, 說明下塔液空液位高, V1 閥開度過小。而判斷V1 閥通過的液空是否氣液夾帶時(shí), 應(yīng)該結(jié)合精氬塔壓力、粗氬塔冷凝器液空側(cè)溫度及粗氬塔壓力一起觀察, 只有結(jié)合多項(xiàng)指標(biāo), 才能有效判斷工況。

 

　　(3) C3 塔液位高未采取有效措施。C3 塔液位升高時(shí)未及時(shí)調(diào)整, 如采取開大粗氬循環(huán)泵回流閥, 或降低粗氬泵頻率等措施, 所以導(dǎo)致過多液體打回主冷, ***終影響到外送氧氣純度。

 

　　2.2、處理措施：

 

　　經(jīng)過上述分析判斷, 采取了相應(yīng)的措施:

 

　　(1) 在分子篩充壓或空氣量發(fā)生較大變化時(shí)V1 閥轉(zhuǎn)自動(dòng)為手動(dòng)操作, 保持49%左右開度不變, 維持主塔回流液的穩(wěn)定。

 

　　(2) 保持下塔液空純度和C3 塔冷凝器溫度的穩(wěn)定, 下塔液空純度控制在38%左右, C3塔冷凝器溫度控制在-183 ℃左右。

 

　　(3) 當(dāng)精氬塔壓力超過設(shè)定壓力 (12k Pa) , 且C3 塔冷凝器溫度升高時(shí), 應(yīng)手動(dòng)操作V1 閥, 關(guān)小至正常開度, 此時(shí)為V1 閥開度過大, 造成氣液夾帶。

 

　　(4) 利用冶煉部門檢修的時(shí)機(jī), 對(duì)機(jī)組進(jìn)行了大加溫吹除, 重點(diǎn)對(duì)下塔、主換熱器及儀表管線進(jìn)行吹除和加溫。

 

　　(5) 由于下塔壓力一直保持穩(wěn)定, 通過查閱圖紙, 確認(rèn)下塔壓力取樣管與下塔液空液位計(jì)的負(fù)壓取樣管在同一高度, 采用下塔壓力取樣管作為液空液位計(jì)和阻力計(jì)的負(fù)壓取樣管。

 

　　經(jīng)過處理, 下塔液面及阻力都保持穩(wěn)定, V1 閥也可以自動(dòng)調(diào)節(jié), 通過近幾個(gè)月的觀察, 工況一直運(yùn)行良好, 各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到生產(chǎn)要求, 說明問題得到了有效的處理。

 

　　3、結(jié)語：

 

　　下塔液空的穩(wěn)定對(duì)空分的正常運(yùn)行至關(guān)重要, 由于裝置的運(yùn)行時(shí)間、制造質(zhì)量、操作水平等多方面因素的影響, 下塔液空液面難免會(huì)出現(xiàn)波動(dòng), 但只要操作人員和技術(shù)人員認(rèn)真分析、合理應(yīng)對(duì), 還是能避免工況波動(dòng)的。