35000 m3/h制氧機(jī)組主換熱器堵塞處理

幸 鋼

（重慶朝陽(yáng)氣體有限公司，重慶 401325）

前言

重慶朝陽(yáng)氣體有限公司（以下簡(jiǎn)稱：朝陽(yáng)公司）35000 m3/h制氧機(jī)組是川空設(shè)計(jì)、制造的空分設(shè)備。于2009年投運(yùn)，該機(jī)組初期運(yùn)行良好。2015年初該機(jī)組進(jìn)行了計(jì)劃中修。4月該機(jī)組重新啟動(dòng)之后，發(fā)現(xiàn)主換器出現(xiàn)冷損逐步增大的不正?，F(xiàn)象。主要表現(xiàn)為熱端溫差逐步增大，液體產(chǎn)品產(chǎn)量逐步減少。最后連主冷液氧的保安排放都不能正常保證，只有通過(guò)減少液氬產(chǎn)品生產(chǎn)，才能勉強(qiáng)維持該機(jī)組的安全運(yùn)行。

進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，該裝置返流氣體與正流空氣溫差都普遍增大，特別是產(chǎn)品氧氣出塔與正流空氣溫差最大，已接近7.2℃，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)溫差3℃。如此大的溫差產(chǎn)生了嚴(yán)重的復(fù)熱不足冷量損失，影響了裝置自身的冷量平衡，制約了液體產(chǎn)品的產(chǎn)出。

1 處理方案的討論

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，專題討論，向行業(yè)專家咨詢，提出了兩個(gè)解決方案：方案一是扒砂入內(nèi)處理；方案二是反向吹掃。兩方案對(duì)比分析見(jiàn)表1。

扒砂入內(nèi)處理是經(jīng)過(guò)全塔扒砂進(jìn)入主換熱器冷箱內(nèi)，對(duì)其熱端封頭進(jìn)行切割，進(jìn)入正流空氣通道，人工清除堵塞物，然后再恢復(fù)。

反向吹掃是通過(guò)增加臨時(shí)管道、閥門，利用氮?dú)?，通過(guò)工藝流程的合理組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)各正流空氣通道的輪流反向吹除。

表1 兩方案對(duì)比分析表

2 確定處理方案

通過(guò)對(duì)兩方案的對(duì)比分析，總體看方案一投入較大，參與人數(shù)眾多，對(duì)大顆粒異物堵塞成功處理的可能性較高，但對(duì)通道內(nèi)粉塵堵塞無(wú)效；而方案二對(duì)主換熱器通道內(nèi)粉塵清除可能有效，但未聽(tīng)說(shuō)過(guò)有成功先例，且可能對(duì)大顆粒堵塞物無(wú)效。專家比較傾向方案一。

畢竟大型空分機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)不多，一旦方案選擇失誤，將對(duì)該機(jī)組運(yùn)行周期兩年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生影響。遂對(duì)堵塞物的可能性進(jìn)行了深入的分析，詳見(jiàn)表2。

表2 主換熱器堵塞物可能性分析表

我們根據(jù)該機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)的運(yùn)行參數(shù)分析，工藝管路現(xiàn)場(chǎng)勘察，以及歷次檢修項(xiàng)目核查，得出較大顆粒物堵塞的可能性不大，最終確定優(yōu)先實(shí)施方案二。

3 方案實(shí)施

在方案選定后，隨即制定了施工方案：在冷箱系統(tǒng)復(fù)熱后，拆除主換熱器空氣流道熱端蝶閥和法蘭間一段鋼管，在鋼管上開(kāi)孔焊接管道與DN250的手動(dòng)閥連接后安裝回原管路（共4組）；拆除增壓機(jī)出口的單向閥，安裝手動(dòng)閥。詳見(jiàn)圖1所示（圖中粗線表示新增閥門及管線）。

圖1 方案實(shí)施管線圖

施工完成后，為確保吹掃效果，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，確定了吹掃方案并組織實(shí)施，吹掃步驟如下：

（1）保持引壓口到主換熱器正流空氣流道的閥門開(kāi)啟，將其他與主換熱器正流空氣流道相連的管線上最近的閥門關(guān)閉。

（2）從純化器后的儀表管道引入常溫干燥空氣或氮?dú)?，充壓?.5 MPa（G）(不允許超過(guò)空氣流道的設(shè)計(jì)壓力)后，關(guān)閉充氣口處閥門；開(kāi)啟待吹掃換熱器組正流空氣通道熱段新加的DN250手動(dòng)閥，讓氣體快速?gòu)臒岫未党?，盡量帶走通道內(nèi)的雜質(zhì)。在吹除口設(shè)置吹掃靶。

（3）重復(fù)進(jìn)行第1步，直到排氣口后吹掃靶上無(wú)明顯雜質(zhì)。

（4）依次對(duì)下一組主換熱器正流空氣流道進(jìn)行吹掃。

（5）保持引壓口到主換熱器增壓空氣流道的閥門開(kāi)啟，將其他與主換熱器增壓空氣流道相連的管線上的最近的閥門全部關(guān)閉。

（6）從膨脹機(jī)前的高壓吹除閥處引入常溫干燥空氣或氮?dú)?，將增壓空氣流道充壓?.5 MPa（G）(不允許超過(guò)增壓空氣通道的設(shè)計(jì)壓力)后，關(guān)閉充氣口處閥門；開(kāi)啟增壓機(jī)出口單向閥處安裝的手動(dòng)閥，讓氣體快速?gòu)臒岫瘟鞒觯M量帶走增壓空氣通道內(nèi)的雜質(zhì)。同樣在吹除口設(shè)置吹掃靶。

（7）重復(fù)進(jìn)行第6步，直到排氣口后吹掃靶上無(wú)明顯雜質(zhì)。

4 實(shí)施效果前后對(duì)比

該機(jī)組主換熱器共有8只單元，每2只單元組成1個(gè)小組，共有4個(gè)小組，每個(gè)小組的正流空氣通道都設(shè)置獨(dú)立的吹出口，膨脹空氣通道設(shè)置一個(gè)吹出口。正流空氣通道，每個(gè)吹出口都吹出來(lái)大量粉塵及部分機(jī)械雜質(zhì)顆粒，臟物量幾乎相當(dāng)；膨脹空氣通道，其吹出口吹出來(lái)的粉塵很少、吹出來(lái)的機(jī)械雜質(zhì)顆粒幾乎沒(méi)有。粉塵呈黃土顏色，機(jī)械雜質(zhì)顆粒主要是焊碴顆粒，最大顆粒為直徑約10 mm的焊碴。

主換熱器吹掃完后，隨即機(jī)組重新啟動(dòng)。正常運(yùn)行后，其熱端溫差明顯變小、產(chǎn)品產(chǎn)量明顯增加，機(jī)組運(yùn)行狀況基本上恢復(fù)正常。

實(shí)施前后主換熱器溫差對(duì)比，見(jiàn)表3。

表3 吹掃前后主換熱器熱端溫度對(duì)比 ℃

實(shí)施前后該機(jī)組各產(chǎn)品平均產(chǎn)量對(duì)比（為了方便比較，有意將入塔空氣量控制在相同水平），見(jiàn)表4。從表4可看出，吹掃后產(chǎn)品氧氣增加1345 m3/h，液氧量增加約900 m3/h，液氬量增加約235 m3/h。所有參數(shù)基本恢復(fù)到正常狀態(tài)，吹掃效果明顯。

表4 吹掃前后機(jī)組產(chǎn)量對(duì)比 m3/h

5 結(jié)論

制氧機(jī)組主換熱器通道堵塞，若判斷為粉塵、細(xì)小顆粒物、較輕的雜物等附著力小的異物造成，只要流程組織合理，完全可以通過(guò)反向吹掃的方法處理解決。

運(yùn)用反向吹掃的方案解決制氧機(jī)組主換熱器堵塞的方案，大大簡(jiǎn)化了施工難度，節(jié)約了人力、物力；豐富了主換熱器局部堵塞的處理思路，對(duì)同類問(wèn)題的出現(xiàn)提供了新的解決方案；避免了對(duì)設(shè)備不必要的內(nèi)部損傷，防止設(shè)備運(yùn)行壽命縮短；避免了全塔扒砂的安全風(fēng)險(xiǎn)；避免了扒裝珠光砂對(duì)環(huán)境的污染。