淺述空分預(yù)冷系統(tǒng)注意事項及問題分析

汪 俊 覃泰嶺 趙安寶

（兗礦國宏化工有限責(zé)任公司 山東 鄒城 273512）

兗礦國宏化工有限責(zé)任公司兩套30000Nm3/h 空分裝置由四川空分設(shè)備（集團(tuán)）有限責(zé)任公司成套設(shè)計、制造及安裝。 本裝置采用全低壓分子篩流程、增壓機透平膨脹機制冷、全精餾無氫提氬、空氣循環(huán)的氧氣內(nèi)壓縮流程。 以流程先進(jìn)、技術(shù)成熟、運行可靠、操作方便、安全低耗為設(shè)計原則。

1 預(yù)冷系統(tǒng)簡介

從空氣壓縮機來的熱空氣進(jìn)入空冷塔下部，由下而上穿過空冷塔的下段、上段填料，依次與中部入塔的冷卻水和頂部入塔的冷凍水進(jìn)行微分式逆流接觸而傳熱傳質(zhì)換熱，達(dá)到冷卻空氣的目的， 并保證出空冷塔空氣溫度控制在17.5℃以下。 冷卻水由界外供水車間統(tǒng)一供給，冷凍水由水冷塔塔底供應(yīng)。 來自冷箱的污氮進(jìn)入水冷塔的底部，自下而上同冷卻水在填料表面進(jìn)行微分逆流接觸換熱，污氮升溫增濕后排入大氣，由上而下的冷卻水降溫得到冷凍水，底部排出進(jìn)空冷塔冷卻空氣。

2 安裝及試車要求

本系統(tǒng)的平面布置、管道系統(tǒng)配置、管路和基礎(chǔ)設(shè)計等由工程設(shè)計考慮，并應(yīng)注意以下要點：

2.1 空氣冷卻塔、水冷卻塔安裝過程中，嚴(yán)禁在塔體上進(jìn)行動火；

2.2 空氣冷卻塔、 水冷卻塔在安裝過程中， 垂直度應(yīng)符合JB4710-2005 的規(guī)范要求；

2.3 空氣預(yù)冷系統(tǒng)安裝就緒后，應(yīng)作檢漏試驗；

2.4 空氣冷卻塔的冷段和水冷卻塔的冷段、空氣出空氣冷卻塔管道和污氮氣進(jìn)水冷卻塔管道以及冷水管道均應(yīng)有保溫措施，液位測點應(yīng)有防凍設(shè)施，以免凍結(jié)，使液位控制失靈；

2.5 在安裝空氣冷卻塔及水冷卻塔的內(nèi)部零件與填料時，應(yīng)注意人身安全，填料必須盡量裝滿，防止在運行時，填料在塔內(nèi)跳動；

2.6 本系統(tǒng)的液位是自動調(diào)節(jié)的，并設(shè)有空氣出塔溫度壓力報警聯(lián)鎖，空氣冷卻塔、水冷卻塔液面高位報警聯(lián)鎖和低位報警聯(lián)鎖等，當(dāng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈時，可采用手動控制，但應(yīng)盡快修復(fù)；

2.7 冷卻水泵和冷凍水泵每組兩臺，均為一用一備；

2.8 檢修水冷卻塔前，應(yīng)先用足夠的空氣進(jìn)行置換，徹底驅(qū)除塔內(nèi)及管路中的殘余氮氣，進(jìn)塔前半小時內(nèi)還應(yīng)對設(shè)備內(nèi)的氣體進(jìn)行取樣分析， 含氧量大于20%時才能進(jìn)人進(jìn)行檢修，以確保檢修人員的人身安全。

3 運行過程中存在的問題分析和處理方法

3.1 低溫水垢形成

在pH 值為8.8 的條件下， 冷卻水中將有大于10%的HCO3－轉(zhuǎn)化為CO32－。 在這種情況下，冷卻水中的CO32－含量將大于25mg/L，超過水質(zhì)控制指標(biāo)（5mg/L）的5 倍，致使水中的CaCO3含量在0℃至40℃范圍內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其溶解度，而以介穩(wěn)狀態(tài)存在于水中，這時水質(zhì)和外界條件的微小變化將導(dǎo)致CaCO3的結(jié)晶析出。 因此，長期使用的水冷卻塔塔內(nèi)壁、塔內(nèi)件表面以及附屬管道中將附著大量的低溫水垢，阻塞冷卻水通道，影響水冷卻塔的換熱效果。

處理方法： ①正常情況下水質(zhì)穩(wěn)定劑是通過對鈣、 鎂離子、離子組合物作用和對碳酸鈣的微晶核的分散作用，擴大了碳酸鈣的介穩(wěn)區(qū)，而保持運轉(zhuǎn)條件下的水質(zhì)穩(wěn)定。由于阻垢劑均為水溶性高分子化合物，基鈣、鎂離子組合物，在水溫降低時溶解度均下降， 有關(guān)實驗早已證明有機磷型藥劑在高鈣低溫冷卻水中，會發(fā)生藥劑沉淀。因此廖水處理藥劑在低溫條件下，其鈣鎂縱使物發(fā)生沉淀。 另外，碳酸鈣在0℃時溶解度為20℃的兩倍， 碳酸鈣的低溫溶解， 提高了低溫水的鈣離子含量，進(jìn)一步強化了水處理藥劑的沉淀作用。②采用離子靜電水處理器。 通過分析進(jìn)出水冷卻塔的水中的鈣離子含量，調(diào)整靜電處理器電流大小，在靜電場的作用下，在結(jié)垢系統(tǒng)中能破壞分子之間的結(jié)合，改變晶體結(jié)構(gòu)、促使硬垢疏松，增加水的偶極距，提高了水垢的溶解速率，使已經(jīng)生成的水垢逐漸剝離、脫落、達(dá)到除垢的目的。

3.2 水冷卻塔出水溫度高

空分在正常運行一段時間之后， 據(jù)車間操作工反映，原空氣冷卻塔空氣出口溫度應(yīng)為17.5℃左右， 而實際空氣出口溫度在22.5℃左右。 同時他們發(fā)現(xiàn)去空氣冷卻塔上部冷凍水進(jìn)口溫度為22℃，而冷卻水進(jìn)水冷卻塔溫度為28.5℃，因此判斷出水冷卻塔制冷效果差。 但根據(jù)水冷卻塔的冷卻水量、污氮量等實測數(shù)據(jù)分析，水冷卻塔出口冷凍水水溫不應(yīng)該如此高。 后車間技術(shù)人員梳理、分析操作流程，發(fā)現(xiàn)水冷卻塔旁路閥（V9135）開度較大，一部份冷卻水未經(jīng)過水冷卻塔直接進(jìn)入冷凍水泵，導(dǎo)致水冷卻塔出水與這股水混合后，水溫度遠(yuǎn)高于設(shè)定值。 后操作人員調(diào)整該旁通閥開度，逐步將各處溫度調(diào)整到了設(shè)計值范圍。

4 結(jié)束語

兗礦國宏化工有限責(zé)任公司空分車間兩套30000Nm3/h空分裝置自投產(chǎn)運行至今，工況穩(wěn)定、可靠，單套最高達(dá)到了32000Nm3/h 的氧量，預(yù)冷系統(tǒng)穩(wěn)定運行功不可沒。 但是在設(shè)備運行時，操作技術(shù)人員應(yīng)時刻保持高度的責(zé)任心，提高對運行參數(shù)變化的敏感性， 經(jīng)常翻看工藝運行指標(biāo)趨勢圖，學(xué)會從趨勢圖上發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。 只有這樣，才能不斷提高對空分設(shè)備的操作水平。