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主換熱器通道的堵塞原因分析和處理

點擊:2192 日期:[ 2014-04-26 22:06:32 ]
                                      主換熱器通道的堵塞原因分析和處理                                                張擊    周偉                   (武漢鋼鐵集團氧氣有限責任公司  湖北省武漢市青山區白玉山 430083)       摘要:分析了30000m3/h空分設備主換熱器通道堵塞故障原因,確認是由于膨脹機增壓側激冷水冷卻器泄漏造成,對泄漏問題進行了處理,同時對空分設備進行大加溫,以保證空分設備正常運行。     關鍵詞:大型空分設備;主換熱器;熱端溫差;水冷卻器     中圖分類號:TQ116 11   文獻標識碼:B     武漢鋼鐵集團氧氣有限責任公司兩套30000m3/h空分設備(以下簡稱:E、F臺空分設備),從林德公司引進,采用雙層浴式主冷、分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機、篩板精餾塔、全低壓外壓縮流程,于1993年9月相繼投產運行。     1 主換熱器通道堵塞現象     2007年7月,操作人員發現E臺空分設備主換熱器熱端返流污氮氣溫度為12℃,與正流空氣溫差達到5℃~6℃?,F場檢查熱端返流污氮氣通道,有“冒汗”現象。而且1臺膨脹機運行時,主冷液位會持續降低,無法滿足正常生產的要求。啟動2臺膨脹機運行,主冷液位也只能維持正常生產,不能生產液體產品。嘗試通過對主換熱器正流空氣分配閥的調節來縮小熱端返流污氮氣與正流空氣之間的溫差,提高主冷液位,但效果不明顯。因此初步判斷主換熱器存在輕微堵塞,導致熱交換不完全,冷損增大,主冷液位降低。E臺30000m3/h空分設備主換熱器部分流程如圖1所示。     2 原因分析     2007年7月中旬,組織技術人員對造成主換熱器輕微堵塞的原因進行了認真分析和查找。     2.1 主換熱器正流空氣通道未堵塞     分子篩吸附器出口空氣中二氧化碳含量在線分析儀AI2615顯示小于0 1×10-6,在分子篩吸附器使用末期未發現有二氧化碳含量“出峰”現象。通過手動鋼瓶取樣分析,1#分子篩吸附器出口空氣中二氧化碳含量為0 05×10-6,2#分子篩吸附器出口空氣中二氧化碳含量為0 2×10-6。分子篩吸附器使用及再生情況良好;噴淋冷卻塔底部水位及頂部水珠捕霧器運行情況良好。因此初步判定主換熱器正流空氣通道未發生堵塞。                     2.2 膨脹機激冷水冷卻器泄漏     空分設備正常運行時,膨脹機增壓空氣進主換熱器前露點在線分析儀AI3410溫度顯示始終為-110℃左右。對2臺膨脹機4個增壓冷卻器進行檢查,發現1#膨脹機激冷水冷卻器氣側排水閥有水霧排出,另外3個冷卻器氣側未有明顯水霧。使用沖程式水分析儀對4個增壓冷卻器氣側排水處進行水含量分析,發現1#膨脹機激冷水冷卻器氣側排水處水含量較大,達到了10mg/L,超出正常范圍,其余3個均為0 1mg/L。檢修人員立即對1#膨脹機激冷水冷卻器進行檢查,拆下冷卻器進行定壓查漏,將氣側管道一端用盲板堵死,另一端通過鋼瓶打壓,在水側兩端封頭處刷肥皂水進行查漏,未發現有泄漏點。與此同時,在打開一端封頭時,發現封頭螺栓較松,在重新裝配冷卻器時對螺栓進行了緊固。當膨脹機啟動后,對冷卻器氣側排水處進行了水含量分析,結果為0 1mg/L,達到了要求。由此初步推斷1#膨脹機激冷水冷卻器發生了泄漏,在封頭處激冷水進入了冷卻器氣側。膨脹機增壓冷卻器流程如圖2所示。                       由于在該封頭處激冷水與增壓空氣之間是靠一圈石棉盤根進行密封,密封盤根一面要承受增壓空氣80℃的溫度和0 85MPa(G,下同)的壓力,另一面同時承受水8℃~12℃的溫度和0 8MPa的壓力。密封盤根由于熱脹冷縮,極有可能造成壓緊螺栓松動,使水氣之間密封不佳,造成泄漏。查找運行紀錄發現,近半年來E臺空分設備多次停車,由于E、F臺空分設備激冷水相互連通,當E臺空分設備停車后,如果激冷水連通水閥沒有關閉,F臺空分設備的激冷水就進入E臺空分設備激冷水管道,又由于此時水側壓力大于氣側壓力,激冷水就泄漏到冷卻器氣側。一旦啟動膨脹機后,水就會被帶入主換熱器增壓通道。     3 處理措施     (1)計控人員立即檢查露點在線分析儀AI3410,將分析儀探頭取出放入水中試驗,分析儀顯示值始終為-110℃,無任何變化。同時發現探頭處的通訊電纜已破損,無法顯示出正確數值。由于AI3410無法正確反映出增壓空氣中水含量的變化,才造成水分進入主換熱器。為此,立即更換了1臺新的露點在線分析儀,并對水含量分析進行監控。     (2)為防止封頭處密封效果不好,檢修人員將所有膨脹機冷卻器封頭處的密封盤根更換為一種質量較好的產品。為防止封頭處螺栓松動,在螺栓處增加了彈簧墊片。     (3)為恢復E臺空分設備的正常生產,利用煉鋼系統檢修的機會對E臺空分設備進行停車大加溫。大加溫后主換熱器各熱端溫度都恢復正常,主冷液位也恢復正常。     4 經驗總結     (1)針對激冷水冷卻器封頭螺栓松動的現象,檢修人員應定期對4個增壓冷卻器兩端封頭進行檢查,發現螺栓松動應及時緊固;     (2)化驗人員每月對4個增壓冷卻器氣側進行1次水含量分析,結果及時反饋給操作人員;     (3)更換質量較好的密封盤根,并在螺栓處增加彈簧墊片;     (4)計控人員應定期對分子篩吸附器出口空氣中二氧化碳含量在線分析儀AI2615進行校驗,使其測量準確無誤;     (5)操作人員應密切關注膨脹機增壓空氣進主換熱器前露點在線分析儀AI3410的變化,使其測量準確無誤;     (6)啟動膨脹機前對4個增壓冷卻器氣側進行排水;     (7)操作人員應定期檢查分子篩吸附器床層,保證床層平整無泄漏以及分子篩吸附器使用及分子篩再生情況良好。 
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