KDON 4000／4000型空分設(shè)備運(yùn)行故障分析

劉淑婕

（安陽九天精細(xì)化工有限公司，河南安陽 455133）

安陽九天公司現(xiàn)有1套KDON 4000／4000型空分設(shè)備，采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、上塔為規(guī)整填料的外壓縮流程，主要為氣化車間提供氧氣和甲胺車間氮?dú)馓峒兗叭镜牡獨(dú)獗Ｗo(hù)及密封。于2007年7月投入運(yùn)行?，F(xiàn)將空分設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的問題及解決措施作一簡要介紹。

1 板翅式換熱器凍堵

1.1 故障現(xiàn)象

2012年2月9日，因供電局供電故障，公司停電，造成空分設(shè)備停車。待來電后，準(zhǔn)備開車，打開外來儀表氣閥送儀表氣，發(fā)現(xiàn)外來儀表氣閥開關(guān)太沉，遂對儀表氣閥進(jìn)行了更換，更換DN50的截止閥。為了趕進(jìn)度，沒有對此閥進(jìn)行試漏，更換完畢后，11：00空分設(shè)備正常啟動，3月5日發(fā)現(xiàn)進(jìn)塔空氣量減少，上下塔壓力下降，阻力也下降，主冷液氧液位上漲緩慢，空壓機(jī)出口放空量增大，增壓冷卻后空氣露點(diǎn)由－90℃升至－60℃。原以為是空氣質(zhì)量差、分子篩再生效果不好所致，因此縮短分子篩吸附器的運(yùn)行時間，提高電加熱器出口溫度。調(diào)整后，工況無明顯變化。3月6日，進(jìn)塔氣量由18 000m3／h下降至16 000m3／h，進(jìn)塔阻力為38kPa，主換熱器熱端溫差大，冷損嚴(yán)重。

1.2 故障原因及處理措施

操作人員立即對所有管道、閥門進(jìn)行檢查。對膨脹機(jī)進(jìn)行了倒換，檢查增壓后冷卻器是否漏，經(jīng)檢查確認(rèn)不漏。對空壓機(jī)進(jìn)口空氣進(jìn)行分析，二氧化碳含量為462×10－6，分子篩后二氧化碳含量為零。經(jīng)多方查找，發(fā)現(xiàn)開車時所用的外來儀表空氣閥內(nèi)漏，壓力為0.6MPa的儀表空氣與凈化后的壓縮空氣匯合在一起，且那段時間由于生產(chǎn)需要經(jīng)常開兩臺儀表壓縮機(jī)，儀表壓縮機(jī)配套的干燥器干燥能力為30m3／h，兩臺壓縮機(jī)的氣量為40m3／h，儀表空氣水含量較高，未經(jīng)過吸附的空氣直接進(jìn)入塔內(nèi)，空氣中的水和二氧化碳被凍結(jié)在板翅式換熱器里，致使通道變窄，阻力增加。這就是造成系統(tǒng)異常的直接原因。

因生產(chǎn)任務(wù)緊張，空分設(shè)備無法停車加溫，遂關(guān)小液氮回流下塔閥V11，使主冷液氮側(cè)的液位升高一點(diǎn)，以減小冷凝器的傳熱面積，從而使下塔壓力略有提高；同時將膨脹機(jī)加滿量生產(chǎn)，以保證主冷液氧液位，產(chǎn)品氧、氮產(chǎn)量可達(dá)到要求，能夠維持正常生產(chǎn)。待后續(xù)系統(tǒng)停車檢修時，空分設(shè)備有機(jī)會停車進(jìn)行全面加溫。

2 冷水機(jī)組低壓跳車

2.1 故障現(xiàn)象

2010年3月16日，活塞式冷水機(jī)組由于天氣漸暖，啟動2＃和3＃兩臺壓縮機(jī)，造成吸氣低壓降至0.15MPa而跳車，啟動3＃壓縮機(jī)時，吸氣低壓為0.2MPa。和電氣聯(lián)系，電氣人員采用吸氣低壓快速恢復(fù)法，將吸氣低壓調(diào)至0.7MPa，只讓冷水機(jī)組啟動2＃壓縮機(jī)。2＃壓縮機(jī)啟動時，吸氣低壓迅速下降至0.12MPa而跳車，無法恢復(fù)，冷水機(jī)組無法啟動。15：30，出空冷塔溫度為16.2℃，進(jìn)分餾塔溫度為23℃，出分子篩溫度為22℃；16：50，分子篩切換，出空冷塔溫度為16.1℃，出分子篩溫度為33.6℃，進(jìn)分餾塔溫度為35℃。溫度升高，含濕量大，直接影響分子篩的吸附能力，易造成板翅式換熱器冰堵。

2.2 故障原因及處理措施

（1）2010年3月18日，和冷水機(jī)組廠家維修站聯(lián)系。13：30廠家來人，將冷水機(jī)組增加氟利昂5kg，啟動冷水機(jī)組，吸氣低壓沒有改變，還是0.24MPa，蒸發(fā)器換熱不好，水不能將氟利昂的冷量帶走。將冷凍水量加大，吸氣低壓沒有變化。廠家維修人員又將冷凍水量恢復(fù)為原來的水量。氟利昂少吸氣低壓低，冷凍水流量少。加大后，降溫也不明顯。氟利昂增加后吸氣低壓還是低，沒有明顯增加的現(xiàn)象。冷卻水溫度應(yīng)高于17℃，現(xiàn)在冷卻水溫為13℃。水溫低，冷水機(jī)組高壓低，吸氣低壓低，高壓和低壓都是和冷卻水溫度有關(guān)。進(jìn)冷水機(jī)組溫度11℃，出冷水機(jī)組溫度9℃，經(jīng)冷水機(jī)組后溫差應(yīng)為5℃，但實(shí)際溫差才2℃。廠家維修人員根據(jù)以上情況，懷疑冷水機(jī)組蒸發(fā)器結(jié)垢，白色晶體顆粒Ca2＋、Mg2＋粒子附著在蒸發(fā)器銅管的外表面上，使氟利昂和水換熱不完全，冷量帶不走，致使冷水機(jī)組機(jī)頭和膨脹閥結(jié)霜。廠家維修人員做的以上處理，只能使冷水機(jī)組短時間內(nèi)維持運(yùn)行，吸氣低壓的情況并沒有處理。廠家維修人員建議酸洗，將白色晶體清洗掉。在不停車的情況下，對冷凍水管副線改造，同時進(jìn)行酸洗。

（2）如果將冷水機(jī)組停掉不用，勢必造成空氣進(jìn)塔溫度的升高，為了不影響生產(chǎn)，2010年3月20日，對冷水機(jī)組停運(yùn)測試。在白天溫度較高時，經(jīng)過40min的測試，數(shù)據(jù)如下：空冷塔出塔溫度為15℃，進(jìn)2＃分子篩溫度為16.5℃，出分子篩溫度為16.4℃，增壓冷卻后溫度為38℃，進(jìn)分餾塔溫度為20℃。分子篩如果不切換的情況下，各點(diǎn)溫度不會有明顯的升高。經(jīng)過測試，所有各點(diǎn)的溫度基本能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這就是說不停車、停冷水機(jī)組清洗，同時進(jìn)行冷凍水副線改造，可以使系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)然必須趕進(jìn)度，爭分奪秒。

（3）冷凍水停，增壓后冷卻器接臨時水源降溫

增壓后冷卻器用的是冷凍水，如果停冷水機(jī)組，增壓后冷卻器的水源將切斷。經(jīng)車間研究決定，在循環(huán)水總進(jìn)水管導(dǎo)淋接一臨時橡膠管至增壓后冷卻器的排污管上，增壓冷卻器進(jìn)水口關(guān)閉，回水全開，來降低增壓后的空氣溫度。冷凍水副線改造及冷卻器臨時接管見圖1、2。

圖1 冷凍水副線改造圖注：圖中閥門為新加閥門。

圖2 臨時接管示意

（4）改造后效果

冷凍水增加副線后運(yùn)行良好，由于循環(huán)水pH值偏高，致使蒸發(fā)器及管道結(jié)垢嚴(yán)重，在改造后的六月份，冷凍機(jī)組在不停車的情況下，將冷凍水走副線，對冷凍機(jī)組蒸發(fā)器及冷凝器進(jìn)行了酸洗，既安全，又保證了系統(tǒng)的長周期運(yùn)行。

3 分子篩程控閥故障打不開

3.1 故障現(xiàn)象

2012年4月12日9：15，準(zhǔn)備為2＃分子篩充壓時，分子篩的充壓閥V1209打不開，操作工及時將分子篩程序打手動操作，將2＃分子篩的手動充壓閥打開充壓。聯(lián)系儀表維修工現(xiàn)場維修V1209閥。在維修過程中，儀表維修工將1＃分子篩加溫進(jìn)口閥V1205的電源信號線不小心拽掉，此時1＃分子篩正在加溫，致使1＃分子篩加溫進(jìn)口閥V1205關(guān)閉，上塔壓力升至63.48kPa，分子篩的加溫氣量減少，電爐爐溫超高停止加溫。

3.2 故障分析及處理

分子篩的程控閥長期暴露在室外，在風(fēng)吹日曬的情況下，易造成電源線接觸不良及老化現(xiàn)象，儀表工在控制柜對信號線檢查時，由于1＃分子篩的加溫進(jìn)口閥電源信號線接觸松動，將1＃分子篩的加溫進(jìn)口閥V1205閥的電源信號線拽掉，致使V1205閥關(guān)閉，加溫氣中斷，造成上塔壓力超高，盡管操作工將上塔氮?dú)夥趴臻y打開泄壓，上塔壓力還是升至63.48kPa，造成主換熱器偏流，主冷液面大幅度下降，導(dǎo)致整個系統(tǒng)減量生產(chǎn)，氧氮?dú)饧兌炔缓细瘛?/p>

儀表維修工將1＃分子篩加溫進(jìn)口閥V1205的電源信號線接好，操作工對分子篩的程控閥進(jìn)行手動操作，恢復(fù)加溫氣量，將電爐投入運(yùn)行，緩慢將氮?dú)夥趴臻y關(guān)閉，控制上塔壓力，分析氧、氮?dú)饧兌?，將氧氮?dú)饬髁空{(diào)至正常，9：45時工況正常，氧氮?dú)饧兌染细瘛?/p>

由于操作工對突發(fā)事故的處理經(jīng)驗(yàn)不足，造成系統(tǒng)波動。如果出現(xiàn)以上現(xiàn)象時，將分子篩的降溫放空閥V1214打開，讓污氮?dú)鈴拇碎y排出，不至于出現(xiàn)分餾塔上塔超壓，造成系統(tǒng)減量生產(chǎn)的結(jié)果。

4 結(jié) 語

通過這幾起故障的處理，意識到在空分設(shè)備日常運(yùn)行中，任何參數(shù)微小的變化都可能存在大的隱患，絕不能掉以輕心。因筆者學(xué)識有限，不足之處望同行指教。