4900m~3h空分运行工况异常原因分析及处理.doc

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1、冶金之家网站4900m3/h空分运行工况异常原因分析及处理徐建虎，方金军，胡刚(杭州钢铁集团公司动力公司杭州310022)摘要：介绍杭钢气体厂4900m3/h空分引起运行工况异常的原因过冷器污氮、纯氮通道堵塞，对空分设备正常运行带来影响。文章简介了该空分设备的工艺流程，详细叙述了发生运行工况异常的原因，阐述了处理措施及效果检查。关键词：运行工况；过冷器；堵塞；珠光砂；阻力计0前言杭钢气体厂4900m3/h空分设备属于第五代制氧空分设备，投产于2001年11月22日，由原2号3200m3/h空分(第三代空分板翅式换热器流程)改造而来。投产后氧气产品产量、纯度均达到设计要求，氧

2、产量达到4900m3/h、纯度99.6%以上；氮气产品设计纯度99.9%，流量4900m3/h，全部进入空气预冷系统自用，替代冷冻机组，达到节能目的。工作原理是利用氮气的干燥度，在水冷塔中与常温水换热降低水温，去空冷塔上部冷却压缩空气，达到生产运行工况工艺要求。然而，随着集团公司钢铁主业对氮气用量的增加，这部分自用氮气需进行回收利用。2007年10月通过对4900m3/h空分出冷箱的氮气管路进行了可行性改造，并增设一套制冷量为40万大卡/小时冷冻机，通过调试运行，原设计自用氮气的纯度达到了99.999%N2，满足钢铁主业生产对氮气质量要求，氮气取出量也达到5000m3/h。

3、但设备运行至2010年2月份，出现了上精馏塔压力逐渐上升态势，且产品氧、氮、污氮产量也呈逐渐下降趋势，达不到设计值。尤其纯氮、污氮量下降最为明显。初步判断认为污氮、纯氮从上塔至气体出冷箱通道存在堵塞可能。现将分析、处理经过及取得的效果进行总结，供同行交流参考。1空分工艺流程简介原料空气经自洁式空气过滤器除去灰尘等杂质后，在空气透平压缩机中压缩至0.53MPa(G)左右，进入空分空气冷却塔预冷，空气温度降至16e后进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、部分碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附净化。净化后空气，大部分在主换热器中与返流气体氧、氮、污氮等低温气体换热，降温到约-

4、172e(近饱和状态)进入下塔；小部分在主换热器内被返流气体冷却至-105e，从主换热器的中部、底部各抽出进入膨胀机膨胀制冷后送入上塔。在下塔，空气被初步分离成氮气和富氧液空，顶部气氮在主冷中液化，同时主冷的低压侧液氧被气化。被冷凝下来的液氮一部分作为下塔的回流液，另一部分液氮从下塔顶部引出，经过冷器被纯气氮和污气氮过冷并节流后送入上塔顶部作上塔回流液。下塔底部抽出的液空在经过冷器过冷后经节流送入上塔中部作回流液。氧气从上塔底部引出，经主换热器复热后出冷箱，进入低压氧气管网。污氮气从上塔上部引出，经过冷器和主换热器复热后出冷箱。部分作为分子筛纯化器的再生气体，部分进入水冷塔

5、与纯氮气一起预冷空冷塔上部用水。纯氮气从上塔顶部引出，经过冷器和主换热器复热后出冷箱。进入低压氮气管网或去水冷塔预冷空冷塔上部用水。图1为4900m3/h空分工艺流程简图。冶金之家网站2异常工况近几年，杭钢气体厂空分设备主要以20000m3/h、1号6000m3/h、2号6000m3/h三套空分生产为主，4900m3/h空分为调峰辅助的生产运行方式。由此而造成4900m3/h空分每年的开停次数频繁，据统计该空分在最近四年里每年开停次数达12次以上。2010年2月份该空分在一次停机较长时间后的启动开车过程中发现：空分上塔运行压力PIA-2偏高，高达0.068MPa(G)(正常

6、值约0.047MPa)，同时发现上塔阻力PdI-2显示为满量程(10kPa)；氧气产量只有3000m3/h左右(正常值约4900m3/h)，氮气产量只有3000m3/h左右(正常值约5000m3/h)，污氮气去分子筛纯化器和水冷塔的流量大幅度减少，无法满足分子筛纯化器再生需要；同时压缩空气入下塔压力PIA-1也偏高，达到0.52MPa(G)；入塔空气量明显不足，约为20000m3/h(正常值约24800m3/h)等。这一系列现象，表明该空分运行工况已经不正常，后来通过调整过冷器污氮、纯氮通道的两只旁通阀，上塔压力有所下降，但仍偏高为0.058MPa(G)左右，入塔空气量，氧

7、、氮、污氮产品流量有所增加，但仍未达到设计指标。3原因分析造成空分设备产品流量未达标主要原因有：1)入塔空气量不足。首先我们通过对302风机的空气过滤器阻力，电网的电压和频率，风机级间泄漏情况，中间冷却器的冷却效果以及大、小放空阀的开度等参数进行比较分析，排除了风机的原因使空气量减少。另外检查分子筛纯化器的切换阀是否漏气等，也排除因泄漏引起入塔空气量不足。2)氮平均纯度过低。通过此阶段空分运行数据，尽管氧、氮产量低，但氧、氮纯度、污氮和液空纯度均符合要求，另空分设备一般氮平均纯度过低，就影响氧产量，对污氮、纯氮量没