膨脹機(jī)增壓后冷卻器漏水事故分析

王樹林

(寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源中心制氧分廠，新疆烏魯木齊 830022)

1 事故經(jīng)過

2012年2月27日11：00，八鋼制氧分廠2#6000 m3/h制氧機(jī)組開機(jī)積液調(diào)純階段，操作人員發(fā)現(xiàn)空冷系統(tǒng)聯(lián)鎖為“解除”狀態(tài)，按照《關(guān)鍵設(shè)備操作票》的要求，此聯(lián)鎖在氧、氮?dú)獠⑷牍芫W(wǎng)后要投入。當(dāng)班操作人員投入空冷系統(tǒng)聯(lián)鎖后，造成空壓機(jī)卸載(儀控原因)，空分按緊急停機(jī)處理?？諌簷C(jī)卸載后，正在運(yùn)行的1#膨脹機(jī)出口管帶液，上塔內(nèi)的回流液體通過膨脹機(jī)進(jìn)上塔管道返流進(jìn)入膨脹機(jī)。

通過用吹除閥進(jìn)行殘留液體排放后，13：43再次啟動(dòng)1#膨脹機(jī)，準(zhǔn)備通過開啟膨脹機(jī)將殘余液體排出，此時(shí)，膨脹機(jī)出口安全閥超壓起跳，液體從安全閥排放口噴出，1#膨脹機(jī)無法正常啟動(dòng)，作業(yè)長(zhǎng)安排倒換開2#膨脹機(jī)。

因2#膨脹機(jī)與1#膨脹機(jī)共用同一個(gè)進(jìn)、出口管道，故需將膨脹機(jī)出口總管液體排盡后方可啟動(dòng)2#膨脹機(jī)。兩臺(tái)膨脹機(jī)無法運(yùn)行將意味著空分正常工況無法保證，操作人員打開膨脹機(jī)進(jìn)口排放閥進(jìn)行排液，但隨著排液過程的進(jìn)行，因低溫液體流經(jīng)膨脹機(jī)，1#膨脹機(jī)前軸承溫度在油壓0.48 MPa和密封氣壓力0.42 MPa正常的情況下，從53℃下降至0℃(量程下限為0℃)。

22：24膨脹機(jī)出口管內(nèi)液體排盡后，此時(shí)1#膨脹機(jī)前軸承溫度仍為0℃，故操作人員啟動(dòng)2#膨脹機(jī)。

2月28日2：00，夜班人員接班后主冷壓力67 kPa(正常為50 kPa)，并有上升趨勢(shì)，上塔阻力PDI2滿量程，顯示16 kPa，主冷液面1550 mm，為降低主冷壓力，氧氣放空閥由50% 開大至100%，氧氣放空量由6000 m3/h升至7800 m3/h?？諝饬坑?1 000 m3/h升至 25 000 m3/h，空氣進(jìn)下塔溫度降低，由-172.5℃降至-174℃，主換熱器冷端有過冷現(xiàn)象。

4：00，2#膨脹機(jī)運(yùn)行參數(shù)開始出現(xiàn)異常，出口溫度逐漸降低(-187℃)，出口壓力上升，阻力波動(dòng)，空分工況波動(dòng)較大，操作人員判斷為膨脹機(jī)出口液體未排盡，停止膨脹機(jī)運(yùn)行，進(jìn)行手動(dòng)排液并靜置。

7：25排盡液體后重新啟動(dòng)2#膨脹機(jī)，經(jīng)過一個(gè)白班的勉強(qiáng)運(yùn)行，至18：18膨脹機(jī)過濾器前后壓差增大到215 kPa，膨脹空氣量越來越小，進(jìn)口溫度從-103℃上升至-78℃且無法控制后停止2#膨脹機(jī)運(yùn)行。

經(jīng)分廠專工查參數(shù)看歷史趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)檢查后結(jié)合以上現(xiàn)象，判斷可能有水分進(jìn)入膨脹機(jī)系統(tǒng)，隨即脫開機(jī)后冷卻器氣體管路上的現(xiàn)場(chǎng)壓力表，發(fā)現(xiàn)有水排出，確定為增壓機(jī)后氣體冷卻器內(nèi)漏，水分隨增壓空氣進(jìn)入主換熱器膨脹空氣通道并被凍結(jié)，膨脹機(jī)無法啟動(dòng)，被迫停運(yùn)2#6000 m3/h空分。

2 原因分析

1.2#6000 m3/h空壓機(jī)卸載造成1#膨脹機(jī)出口帶液，制氧機(jī)組在設(shè)計(jì)、建設(shè)時(shí)膨脹空氣進(jìn)上塔出口未安裝液封裝置，在空壓機(jī)緊急放空時(shí)由于液體回落過快，會(huì)造成膨脹機(jī)出口帶液，致使運(yùn)行中的1#膨脹機(jī)無法運(yùn)行被迫停車。

2.2#膨脹機(jī)自2月13日停運(yùn)至27日開機(jī)前，增壓機(jī)后冷卻器未斷水、排水，期間也沒有對(duì)其進(jìn)行有效點(diǎn)檢;增壓機(jī)機(jī)后冷卻器漏水多發(fā)生在停車或空氣壓力降低時(shí)，因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)氣程壓力遠(yuǎn)大于水程，停機(jī)后水壓遠(yuǎn)大于氣側(cè)壓力。

3.由于操作人員責(zé)任心不強(qiáng)，起動(dòng)2#膨脹機(jī)時(shí)未發(fā)現(xiàn)增壓端冷卻器漏水，導(dǎo)致水分隨增壓空氣進(jìn)入主換熱器膨脹空氣通道并被凍結(jié)，在開機(jī)后出口溫度持續(xù)上升，檢查發(fā)現(xiàn)冷卻器漏水，被迫停運(yùn)，大量的膨脹空氣含水進(jìn)入主換熱器，最終導(dǎo)致膨脹空氣換熱通道凍堵，阻力增加無法換熱，致使2#膨脹機(jī)也無法正常運(yùn)行，從而造成2#6000 m3/h制氧機(jī)組無法運(yùn)行。

4.2#膨脹機(jī)冷卻器氣側(cè)未設(shè)計(jì)排水閥，沒有簡(jiǎn)便地檢查冷卻器泄漏的方法，日常點(diǎn)檢未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，給2#6000 m3/h制氧機(jī)組安全運(yùn)行埋下隱患。

5.2#膨脹機(jī)冷卻器泄漏方面的點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)不完善，停運(yùn)期間點(diǎn)檢不到位，造成設(shè)備無法正常備用，另外冷卻器長(zhǎng)期使用，由于水質(zhì)或腐蝕等原因可能產(chǎn)生漏點(diǎn)。

3 故障處理

為盡快恢復(fù)制氧機(jī)運(yùn)行，必須進(jìn)行增壓后冷卻器的堵漏和膨脹機(jī)及膨脹空氣通道加熱，由于主塔處于冷卻狀態(tài)，因此只進(jìn)行膨脹機(jī)及主換熱器膨脹空氣通道加熱。

啟動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)行、空氣預(yù)冷系統(tǒng)、分子篩系統(tǒng)投運(yùn)，用空氣進(jìn)主換熱器前空氣管道V101閥的旁通閥倒氣(氣量及壓力好控制)，加熱氣體壓力控制在100 kPa，流量2000 ～3000 m3/h。

關(guān)閉增壓機(jī)進(jìn)口閥(因增壓冷卻器檢修堵漏)、膨脹機(jī)出口閥(切斷去上塔通路)。打開增壓機(jī)回流閥，增壓空氣中抽，底抽閥，膨脹機(jī)進(jìn)口閥，緊急切斷閥，噴嘴及出口排放閥。

圖1 膨脹機(jī)空氣通道加熱簡(jiǎn)圖Fig.1 Expander air passage heated diagram

2#膨脹機(jī)膨脹空氣通道加熱的同時(shí)，檢修人員對(duì)增壓后氣冷卻器拆開檢漏并進(jìn)行堵漏，在增壓后氣冷卻器兩側(cè)氣體管道法蘭連接處拆掉端蓋對(duì)管道加盲板盲死，通過增壓機(jī)回流閥導(dǎo)氣，進(jìn)入主換熱器膨脹空氣通道，從中抽、底抽閥通過后進(jìn)入膨脹機(jī)出口閥、緊急切斷閥、噴嘴后經(jīng)吹出閥排出。待膨脹機(jī)出口溫度加熱至常溫后結(jié)束。

如圖1所示。

4 防范措施

通過此次事故，分廠召開了事故分析會(huì)，根據(jù)工藝要求采取如下防范措施。

1.逐步在DCS畫面做相應(yīng)儀控聯(lián)鎖邏輯圖，便于操作人員查看，防止投聯(lián)鎖時(shí)空壓機(jī)卸載;

2.完善《關(guān)鍵設(shè)備操作票》內(nèi)容，要求在開停膨脹機(jī)時(shí)要先通氣后通水，停機(jī)時(shí)要先停水后關(guān)氣體閥;

3.修訂、完善膨脹機(jī)增壓后冷卻器的點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，定期檢查冷卻器內(nèi)管路的腐蝕情況;

4.編制《膨脹機(jī)冷卻器漏水事故應(yīng)急預(yù)案》，增加膨脹機(jī)出口管道排液閥，便于排放管道內(nèi)液體。

5.在膨脹機(jī)增壓冷卻器出口管道上增加氣側(cè)露點(diǎn)分析取樣點(diǎn)，并在增壓后冷卻器排氣側(cè)最低處加裝排水閥門，便于直接檢查冷卻器是否漏水。

經(jīng)操作人員對(duì)膨脹機(jī)及主換熱器膨脹空氣通道加熱至常溫。檢修人員對(duì)增壓機(jī)后冷卻器堵漏后，3月2日，重新啟動(dòng)2#6000 m3/h機(jī)組1#、2#膨脹機(jī)，制氧機(jī)組恢復(fù)正常。