一起空冷系統(tǒng)事件的思考

蔣小林，袁苑

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷售分公司，安徽馬鞍山243011)

一起空冷系統(tǒng)事件的思考

蔣小林，袁苑

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷售分公司，安徽馬鞍山243011)

馬鋼40000 m3/h制氧機(jī)自投產(chǎn)后連續(xù)運(yùn)行8年，通過工藝監(jiān)控，準(zhǔn)確判斷出空冷塔的冷凍水分配器發(fā)生噴水孔被水垢及雜物部分堵塞，造成冷凍水流量逐漸減少，影響了空氣冷卻，在等待大修機(jī)會期間，通過工藝的方法維持空分安全運(yùn)行，在大修消缺后，對今后空冷系統(tǒng)運(yùn)行方式提出了一些思考。

空冷系統(tǒng)；冷凍水；分配器；堵塞；思考

1 前言

馬鋼40000 m3/h制氧機(jī)，自2004年正式投產(chǎn)至今，已運(yùn)行8年。從2010年12月份，開始發(fā)現(xiàn)空冷系統(tǒng)的冷凍水泵流量由正常時的130 m3/h逐漸減少，致使冷凍水進(jìn)空冷塔閥FV2421（投自動狀態(tài)，設(shè)定水量130 m3/h）閥位由原先35%左右慢慢增加。2011年元月7日，F(xiàn)V2421閥位開至45%，切換至備用水泵，檢驗(yàn)是單泵問題還是水路系統(tǒng)問題，閥位仍在45%，由此判斷是冷凍水總管水路系統(tǒng)有問題。分子篩空氣進(jìn)口溫度和再生峰值正常，未見異常。

2 檢查與判斷

將FV2421閥手動控制，逐漸開至50%時，發(fā)現(xiàn)水流量隨之增加，那么說明電磁流量計(jì)測量不存在問題；現(xiàn)場檢查閥位與DCS校對一致，閥門動作正常。而對比以往備份的資料發(fā)現(xiàn)，水冷塔總進(jìn)水閥LV2431閥位由前期的50%左右，降至49.2%，運(yùn)行的冷凍水泵現(xiàn)場壓力表壓力由原來正常時0.80 MPa升高到約0.85 MPa，最終判斷是出口管到空冷塔內(nèi)管路有堵塞，因出口管總管管徑是150 mm碳鋼管，不易堵塞，所以問題應(yīng)該出現(xiàn)在進(jìn)空冷塔內(nèi)冷凍水分配器上（如圖1）。

圖1 空冷塔內(nèi)冷凍水分配器實(shí)物圖

空冷塔冷凍水分配器是由一根150 mm不銹鋼總管和14根80 mm不銹鋼支管組成，布置在空冷塔的頂部，而每根支管下部均勻分布約有幾十個2.5 mm的圓孔洞，將水泵來的冷卻水噴出，以洗滌和冷卻空氣。支管上幾十個2.5 mm的出水孔，由于運(yùn)行時間長，很容易堵塞，一旦堵塞圓孔洞數(shù)量過大，就會直接影響到水泵出口壓力和流量，所以判斷此現(xiàn)象，是小水泵到空冷塔的水分配器出水不暢造成。

圖2 馬鋼40000 m3/h制氧機(jī)空冷系統(tǒng)DCS圖

3 原因分析

40000 m3/h制氧機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行8年，因主線生產(chǎn)需要，未進(jìn)行設(shè)備大修過，同時由于主觀因素未加以重視，所以空冷塔的水分配器也從未檢查和清洗，當(dāng)此次事件發(fā)生時，由于馬鋼主線生產(chǎn)的需要，40000 m3/h制氧機(jī)在老區(qū)是主力機(jī)組，無法安排停機(jī)進(jìn)行設(shè)備檢修；雖然水泵流量及壓力有變化，但是還未影響空冷系統(tǒng)的工況，所以決定先以觀察為主，擇時安排計(jì)劃檢修。

4 監(jiān)控與保產(chǎn)

2011年3月份，情況劣化明顯，冷凍水泵流量減少到115 m3/h，水泵出口閥FV2421閥位開至67%左右，水冷塔總進(jìn)水閥LV2431閥位由前期的49%降至45%左右。為確保進(jìn)分子篩空氣溫度在≤21℃和洗滌空氣能力不變的情況下，適當(dāng)增加常溫水量由452 m3/h調(diào)至470 m3/h；雖然冷凍水量有所減少，但是因?yàn)樗啃枨笮?，水冷塔換熱負(fù)荷也相應(yīng)減小，所以冷凍水泵出口溫度比正常時下降了1.8℃，使得進(jìn)分子篩空氣溫度得以保證正常（如表1）。

表1 冷凍水正常與異常時參數(shù)對比

由表1看出，雖然冷凍水量減少，但是對分子篩進(jìn)口溫度幾乎沒有影響，對空分運(yùn)行也不會造成影響。為保證空冷系統(tǒng)工作正常，確保在合理安排計(jì)劃檢修前，制氧機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，采取以下幾項(xiàng)措施和預(yù)案：

（1）為保證冷凍水泵在出口壓力高情況下正常運(yùn)行，由正常的每兩個月倒換一次泵，增加頻次為7～9月每月倒換一次，并及時檢查清洗泵前過濾器，嚴(yán)密監(jiān)控運(yùn)行水泵的電流變化；

（2）對冷凍水量、閥位和溫度變化，認(rèn)真記錄，特別注意分子篩進(jìn)口溫度、再生峰值、出口CO2含量趨勢等參數(shù)，若有一項(xiàng)偏離時，可將分子篩運(yùn)行時間調(diào)整和嘗試性適當(dāng)降低制氧機(jī)負(fù)荷；

（3）當(dāng)FV2421閥位逐漸全開時，關(guān)注水流量的變化，如果水量維持在100 m3/h以上，可不做調(diào)整，當(dāng)水流量下降低于100 m3/h，且影響到分子篩空氣進(jìn)口溫度上升時，先采取減制氧機(jī)負(fù)荷，若仍不能改善，則提前申請停運(yùn)制氧機(jī)系統(tǒng)；

（4）加強(qiáng)當(dāng)班運(yùn)行人員巡檢，對現(xiàn)場運(yùn)行冷凍水泵和電機(jī)進(jìn)行巡查，特別關(guān)注泵體振動和泵體、管道螺栓緊固程度，發(fā)現(xiàn)問題，做到提前處理或倒換水泵；

（5）由于馬鋼需求氮?dú)饬枯^大，所以無法增加進(jìn)水冷塔氮?dú)饬浚荒芤笱h(huán)水處理系統(tǒng)，盡可能降低外界供水溫度，減小水冷塔負(fù)荷。

通過以上方法，40000 m3/h制氧機(jī)成功運(yùn)行至2012年2月份，在2月份空壓機(jī)進(jìn)行首次解體大修同時，進(jìn)行空冷塔水分配器故障的消缺。發(fā)現(xiàn)水分配器上2.5 mm的圓孔洞被大量污垢和異物堵塞，經(jīng)處理和清洗后，再啟動運(yùn)行時所有參數(shù)一切正常。

5 事件思考

本次空冷系統(tǒng)事件，原因是空冷塔水分配器上2.5 mm的出水孔被大量污垢和異物堵塞。運(yùn)行長達(dá)8年之久從未進(jìn)行檢查清理，是因?yàn)榭辗窒到y(tǒng)采用的內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)，認(rèn)為此種運(yùn)行方式，水質(zhì)應(yīng)該比較潔凈，對設(shè)備運(yùn)行影響小。經(jīng)過此次故障處理后，我們認(rèn)真進(jìn)行了總結(jié)思考：

（1）雖然現(xiàn)在的空分系統(tǒng)采用的內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行2～3年時，應(yīng)考慮對水路系統(tǒng)進(jìn)行檢查，包括水系統(tǒng)填料。

（2）馬鋼內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)，大部分采取無閥過濾器，內(nèi)部是細(xì)砂，極易被冷卻水帶到空分冷卻系統(tǒng)中，因考慮更新或更換無閥過濾器，是否采用纖維球或纖維束無閥過濾器，以減少細(xì)砂對空分冷卻系統(tǒng)的危害，利用短期空分停運(yùn)檢修時，打開空冷塔和水冷塔底部人孔，清除其底部淤積的污垢，保證水系統(tǒng)的潔凈度。

（3）檢查空冷塔水分配器時，發(fā)現(xiàn)有部分是循環(huán)水系統(tǒng)塑料填料碎片堵塞圓孔洞，所以，循環(huán)水系統(tǒng)所有過濾器嚴(yán)格定期檢查清洗。制氧機(jī)空冷系統(tǒng)水泵應(yīng)按規(guī)程定期進(jìn)行倒換，并檢查清洗泵前過濾器。

（4）加強(qiáng)循環(huán)水質(zhì)的監(jiān)控，保證循環(huán)水質(zhì)。

表2 循環(huán)水質(zhì)對比表

通過實(shí)際循環(huán)水質(zhì)分析表可以看出，部分參數(shù)偏高，增設(shè)除鐵過濾器，以及合理科學(xué)地添加“緩蝕阻垢劑”藥劑來控制水質(zhì)是很有必要的。

（5）當(dāng)水泵流量、溫度發(fā)生變化時，通過參數(shù)來判斷，到底是哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就需要通過數(shù)據(jù)來參考分析，所以平時的記錄和數(shù)據(jù)備份很重要，它可以及時準(zhǔn)確地輔助我們來查找。

（6）經(jīng)過此次空冷事件，充分認(rèn)識到，只要在設(shè)備允許范圍內(nèi)，根據(jù)工藝需要，適當(dāng)調(diào)整改變水量以保證分子篩和空分工況穩(wěn)定，完全可以達(dá)到所需目的。

6 結(jié)束語

空冷系統(tǒng)在制氧機(jī)運(yùn)行中，它的正常，既保證了制氧機(jī)的正常運(yùn)行，又保證了制氧機(jī)的安全，所以需要我們在平時運(yùn)行過程中，對運(yùn)行設(shè)備和參數(shù)不斷摸索和積累，并加以改進(jìn)。

Thinking of Air Cooling System Event

JIANG Xiaolin，YUAN Yuan
(Gas Sale Division,Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

It is 8 years since Masteel’s 40000 m3/h air separator went into operation. The process monitor results indicate that water spray nozzles of freezing water distributor in air cooling tower are partially blocked up by scale and impurity,resulting in gradual reduction of freezing water flow and influencing cooling of air.Before the overhaul,the safe operation of the air separation is maintained by means of the process method.After eliminating shortcomings in the overhaul,some suggestions are offered on operation mode of the air cooling system in the future.

air cooling system;freezing water;distributor;blockage;thinking

TQ051.5

B

1006-6764(2013)07-0035-03

2013-02-21

蔣小林（1972-），男，首席技師，現(xiàn)從事制氧專業(yè)技術(shù)工作。