空分設備主換熱器堵塞的原因及處理

摘要： 因KDON．350／900型空分設備分子篩純化系統(tǒng)前預冷器發(fā)生故障，導致水分和二氧化碳進入主換熱器，并堵塞主換熱器的通道。詳細介紹了解決該故障的具體操作方法和步驟，簡述了預冷器發(fā)生故障時的操作方法，以保證空分設備的正常運行。
　　關鍵詞：小型空分設備；主換熱器；堵塞；分子篩純化系統(tǒng)
　　中圖分類號：TB657．5 文獻標識碼：B
　　1 故障現(xiàn)象
　　2004年9月，河南中原特殊鋼集團有限責任公司新安裝了一套由杭氧股份有限公司生產(chǎn)的KDON．350／900型空分設備。2005年10月， 由于分子篩純化系統(tǒng)前的UF．3600／8型預冷器故障，不能正常運行，導致分子篩純化系統(tǒng)對空氣的吸附能力大幅度下降，水分和二氧化碳隨之大量聚集到主換熱器內(nèi)。隨著空分設備的運行，主換熱器阻力逐漸增大，當阻力逐漸增大到21kPa時，儀表顯示值不再增加。此時，空分設備進塔加工空氣量減少，空氣進下塔節(jié)流閥v1無論怎樣開大，都無法讓進氣量增加；出氧量減少，且純度無法調(diào)整。嚴重時，冷量通過氧氣、氮氣和污氮管道跑出，整個管道結(jié)滿冰霜，塔內(nèi)液氧液面迅速下降。整套空分設備處于癱瘓狀態(tài)，無法正常運行。
　　2 處理措施
　　查閱了空分設備的流程圖及相關的書籍，認為此故障是主換熱器堵塞所致，需要對整個設備進行加溫才能排除。但若進行全面加溫，從加溫到正常運行需要50多個小時，這將嚴重影響公司的正常生產(chǎn)。
　　為了保證公司用氣需要，只有通過局部加溫來排除故障。于是，對主換熱器、膨脹機進行單獨加溫，然后啟動空分設備。整個過程僅需要6h，從而保證了公司的正常生產(chǎn)，節(jié)省了時間，節(jié)約了能源。接下來又有幾次運行中出現(xiàn)類似的情況，都是依照這個操作方法進行處理。
    (1)按照精餾塔停車步驟，關閉氧氣出口閥V103，打開氧氣放空閥V104，同時停止氧壓機運行；關閉氮氣出口閥V105，打開氮氣放空閥V106，停止氮氣供應；關閉污氮去分子篩純化系統(tǒng)再生氣體閥V108，打開污氮放空閥V109，同時打開另一經(jīng)過分子篩純化系統(tǒng)純化后的空氣旁通閥V1209，利用空氣進行分子篩純化系統(tǒng)再生，并使其按正常程序再生，以保證分子篩純化系統(tǒng)及時切換。
    (2)按照膨脹機正常停車步驟，在保證空壓機壓力不變的情況下，關閉膨脹機進氣閥v7 (或V8)和出氣閥V9(或VIO)，停止膨脹機運行。關閉V7閥或V8閥來停止膨脹機運行，有利于空壓機排氣壓力的控制，當膨脹機前壓力低于膨脹機進口緊急切斷閥控制壓力時，膨脹機進口緊急切斷閥自動關閉。
    然后按照精餾塔停車步驟關閉V1閥、液氮回流閥V4和膨脹空氣進上塔閥V12等。微開下塔液空進上塔節(jié)流閥V2和液氮進上塔節(jié)流閥v3，以防止上、下塔超壓。若為了保存冷量，也可關閉V2閥、V3閥、vlo4閥、v106閥和v109閥。此時須密切注意上、下塔各壓力情況，若發(fā)現(xiàn)上塔超壓，應立即開大V106閥或V109閥；若下塔超壓，應立即打開壓力氮排出閥vll0。
    (3)打開空氣通道吹除閥V301，其他各閥可保持停車前的狀態(tài)。
    (4)準備就緒，緩慢打開空氣進主換熱器閥VIO1，吹掃主換熱器的空氣通道。
    (5)為了在主換熱器加溫結(jié)束后膨脹機能順利啟動，在主換熱器加溫的同時，對膨脹機進行加溫。此時，將空壓機排氣壓力保持在膨脹機使用壓力下(一般控制在0．65MPa以上)，打開膨脹機進口緊急切斷閥V413及V463，全開增壓機出口回流閥，打開膨脹機加溫吹除閥V207和V208，微微打開膨脹機加溫閥V205和V206，給兩臺膨脹機同時加溫。
    (6)當主換熱器連續(xù)吹掃2～3h后，空氣通道吹除閥V301出口已無積霜，此時主換熱器阻力顯示接近于0，可停止吹掃。
    (7)確定吹掃結(jié)束后，關閉吹除閥V301。同時，由專人負責，利用空氣進塔前的放空閥V102控制空壓機出口壓力在0．65MPa左右，以保證膨脹機進口緊急切斷閥V413及V463處于開啟狀態(tài)，依次關閉膨脹機加溫閥V205和V206、膨脹機加溫吹除閥V207和V208。
    為了防止在操作中出現(xiàn)超壓，在關閉吹除閥V301及膨脹機加溫閥V205和V206前，可以將空壓機出口壓力降低一些，此時膨脹機進口緊急切斷閥V413及V463會自動關閉。在啟動膨脹機時，再手動打開膨脹機進口緊急切斷閥V413或V463。
    (8)按精餾塔正常啟動步驟做好準備，并依照膨脹機啟動步驟依次啟動膨脹機A、B，逐漸使精餾塔進入液化啟動階段。
     3 操作體會
    通過一年來的使用，筆者認為，這套空分設備省電節(jié)能，操作方便，氧產(chǎn)量大，最大氧產(chǎn)量可達500m3／h以上，且易于調(diào)整。但也會出現(xiàn)一些問題：如由于分子篩純化系統(tǒng)的容量小，空氣必須經(jīng)過預冷器預冷后，其吸附性能才能保證，一旦預冷器發(fā)生故障，進分子篩純化系統(tǒng)的空氣溫度較高，空氣濕度較大，分子篩純化系統(tǒng)的吸附性能大幅度下降，10天左右就會有大量的水分和二氧化碳聚集到主換熱器內(nèi)，影響空分設備的正常運行。通過試驗發(fā)現(xiàn)，在預冷器故障期間，可將進塔空氣量減少到1800ms／h左右，氧氣產(chǎn)量保持在300m3／h左右，分子篩的吸附能力可以滿足對水分和二氧化碳的吸附，主換熱器的阻力不再增加。待預冷器恢復正常運行后，繼續(xù)按正常生產(chǎn)步驟進行。