淺談空分裝置膨脹機(jī)切換實(shí)踐與問(wèn)題處理

鄭茂新

摘要：目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，空分裝置進(jìn)口膨脹機(jī)因控制柜通訊故障跳車，檢修完成后需要進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，本文對(duì)膨脹機(jī)切換過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出應(yīng)對(duì)措施，介紹了國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)與進(jìn)口膨脹機(jī)在線切換操作步驟，并對(duì)切換的過(guò)程進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：空分裝置;膨脹機(jī);切換;問(wèn)題處理

引言

隨著冶金、機(jī)械、化工等行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各行業(yè)對(duì)氧氣、氮?dú)?、氬氣的工業(yè)需求也在逐年攀升，伴隨深冷技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的逐步改良，大型空分裝置在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛和不可替代，而對(duì)空分裝置的不斷改良及其節(jié)能降耗已經(jīng)成為一個(gè)重要課題?，F(xiàn)簡(jiǎn)介一些空分裝置節(jié)能降耗的方法。

1空冷式凝氣系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

做完功的乏汽經(jīng)過(guò)管道到達(dá)空冷散熱器的金屬表面，直接通過(guò)空氣來(lái)冷凝，蒸汽與空氣進(jìn)行熱交換后散發(fā)到環(huán)境中，所需的冷卻空氣由16臺(tái)變頻軸流風(fēng)機(jī)提供，蒸汽冷凝后冷凝液收集至冷凝液罐，經(jīng)冷凝液泵送回供水車間回收利用。同時(shí)，利用射汽式抽氣器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，抽氣器設(shè)有冷卻器，冷凝液同樣匯集到冷凝液罐，冷凝液泵出口冷凝液外送前經(jīng)冷卻器做為冷卻器冷源。當(dāng)然，空冷系統(tǒng)也有它的不足之處：占地面積大、設(shè)備初期投資大，電耗大。尤其是電耗，幾乎占了整套裝置電耗的一半，2017年全年本裝置電耗總量為1428.43萬(wàn)千瓦·時(shí)，由16臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)消耗688.21萬(wàn)千瓦·時(shí)，每度電單價(jià)約為0.54元，空冷系統(tǒng)2017年耗電費(fèi)用為688.21×0.54=371.63萬(wàn)元。綜合來(lái)看，水冷系統(tǒng)比空冷系統(tǒng)費(fèi)水，而空冷系統(tǒng)比水冷系統(tǒng)費(fèi)電，能源消耗方面，空冷系統(tǒng)比水冷卻系統(tǒng)每年可節(jié)約人民幣189.37萬(wàn)元，如果再加上循環(huán)水泵、冷卻風(fēng)機(jī)等設(shè)備的消耗和維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約會(huì)更多。故從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，選用空冷系統(tǒng)是比較經(jīng)濟(jì)的，最重要的是，大量節(jié)約了日漸緊缺的水資源。

2淺談空分裝置膨脹機(jī)切換實(shí)踐與問(wèn)題處理

2.1切換過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

在2臺(tái)膨脹機(jī)組進(jìn)行切換的過(guò)程中，由于增壓機(jī)來(lái)的總氣量一定，切換過(guò)程會(huì)導(dǎo)致高壓板式換熱器正向流動(dòng)熱氣源發(fā)生改變，導(dǎo)致板式換熱器冷熱平衡穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，出現(xiàn)跑冷現(xiàn)象。所以我們?cè)谇袚Q的時(shí)候重點(diǎn)關(guān)注高壓板式換熱器的跑冷情況，盡量縮短平衡被破壞的時(shí)間。避免出現(xiàn)以下風(fēng)險(xiǎn)：一是正流熱氣源減少，冷熱平衡破壞跑冷損失嚴(yán)重，氧氮產(chǎn)品氣體送出溫度快速下降，導(dǎo)致氧泵氮泵聯(lián)鎖停車，裝置生產(chǎn)中斷;二是在切換過(guò)程操作過(guò)快，在國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)組退氣的時(shí)候，導(dǎo)致增壓機(jī)組憋壓發(fā)生喘振，切換失敗。根據(jù)我們分析的切換風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對(duì)的總體思路就是控制切換過(guò)程氣量的變化，穩(wěn)定高壓板式換熱器冷熱平衡，制定預(yù)防措施主要有以下幾點(diǎn)：一是提前減少一部分產(chǎn)品氣體送出，減少冷量采出，縮短在切換過(guò)程中正流氣體減少，跑冷現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間;二是在進(jìn)口膨脹機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)增壓機(jī)二段流量發(fā)生改變，注意運(yùn)行機(jī)組的轉(zhuǎn)速及壓力變化，在進(jìn)口機(jī)組提壓過(guò)程中，國(guó)產(chǎn)機(jī)組要先降負(fù)荷，退回部分工藝氣，避免出現(xiàn)壓縮器入口氣量不足的異常狀態(tài)發(fā)生;三是控制兩臺(tái)機(jī)組的回流閥開度，在進(jìn)口機(jī)組啟動(dòng)后，增壓端初期排氣壓力低于國(guó)產(chǎn)機(jī)組，氣體處于一個(gè)全回流狀態(tài)，隨著切換的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速的提高，增壓端排氣壓力會(huì)逐漸高于國(guó)產(chǎn)機(jī)組，這時(shí)國(guó)產(chǎn)機(jī)組的氣量處于全回流狀態(tài)，要及時(shí)開大國(guó)產(chǎn)機(jī)組回流閥，這個(gè)過(guò)程要注意氣體溫度和氣量以及機(jī)組振動(dòng)的變化;四是國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)組停機(jī)前應(yīng)將負(fù)荷降至最低，防止停機(jī)時(shí)退回的氣量造成增壓機(jī)喘振動(dòng)作，導(dǎo)致運(yùn)行進(jìn)口機(jī)組轉(zhuǎn)速升高。

2.2空壓機(jī)優(yōu)化

1）工況保持穩(wěn)定時(shí)降低一定進(jìn)氣量提高負(fù)荷的直接結(jié)果是增大能耗。在空氣流量穩(wěn)定時(shí)，空壓機(jī)將進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，隨后其壓力將伴隨空氣流量增大而明顯降低;當(dāng)空氣流量增大到一定值時(shí)，空壓機(jī)將進(jìn)入最佳的運(yùn)行狀態(tài)。工況保持穩(wěn)定時(shí)，需要將實(shí)際的空氣流量保持在最佳范圍內(nèi)，如果此種狀態(tài)下產(chǎn)氣量依然有一定富裕，則可通過(guò)對(duì)進(jìn)氣量的適當(dāng)減少來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。2）在后系統(tǒng)故障條件下降低空壓機(jī)的負(fù)荷由空分裝置制得的產(chǎn)品要用于后續(xù)各工段，如果后續(xù)工段發(fā)生故障，無(wú)法消耗所供氣體，空分產(chǎn)品氣體將直接排放，造成浪費(fèi)。這種情況，若實(shí)際采出量難以調(diào)節(jié)，則可通過(guò)對(duì)負(fù)荷的適當(dāng)降低來(lái)減少排放率。一般情況下，空分系統(tǒng)負(fù)載最低程度在70%左右，當(dāng)后系統(tǒng)產(chǎn)生故障，則需要降低負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.3改變透平膨脹機(jī)的膨脹量

主塔的大部分冷量由膨脹機(jī)產(chǎn)生，一般而言，主塔的冷量隨膨脹量的增大而增大，在主塔氧純度不變的情況下，提高膨脹機(jī)的膨脹量能夠提高氧氣產(chǎn)量。為提高液體產(chǎn)量，一般對(duì)膨脹機(jī)作如下調(diào)節(jié)。（1）通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的回流量，增加膨脹機(jī)的進(jìn)氣量，增強(qiáng)膨脹機(jī)的制冷效果，增加液體量，提高空分裝置的產(chǎn)能。（2）在工況穩(wěn)定的情況下，提高增壓機(jī)中抽壓力，增大膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力，增大膨脹量，利于氣體的產(chǎn)出。（3）通過(guò)對(duì)板式換熱器的微調(diào)和膨脹機(jī)進(jìn)氣量的調(diào)整，提高膨脹機(jī)的機(jī)前溫度，機(jī)前溫度越高，膨脹機(jī)的單位制冷量越大，但此時(shí)需注意膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速，防止轉(zhuǎn)速過(guò)高引發(fā)事故。（4）膨脹機(jī)制冷量的加減與外界環(huán)境溫度相關(guān)，若外界環(huán)境溫度高，空分設(shè)備冷量損失大，此時(shí)可適當(dāng)增加膨脹機(jī)的制冷量以彌補(bǔ)冷損;反之，則可適當(dāng)減少膨脹機(jī)的制冷量，以防氧純度發(fā)生變化。

2.4精細(xì)化管理

一個(gè)好的管理是保障裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的根本，車間制訂了詳細(xì)嚴(yán)厲的考核管理制度;認(rèn)真執(zhí)行工藝指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整工藝狀態(tài);每班交接班會(huì)要求各專業(yè)技術(shù)員、車間正副主任全部參加，總結(jié)上班問(wèn)題，安排下班工作;車間所有管理人員通過(guò)EMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝運(yùn)行情況，隨時(shí)檢查各項(xiàng)工藝指標(biāo)，出現(xiàn)問(wèn)題指揮處理;堅(jiān)持每天現(xiàn)場(chǎng)檢查簽到制，每周綜合檢查通報(bào)制，每月綜合評(píng)比獎(jiǎng)勵(lì)制;實(shí)行嚴(yán)控工藝指標(biāo)，嚴(yán)查隱患缺陷，嚴(yán)管跑冒滴漏的“三嚴(yán)”管理要求。

2.5堅(jiān)持定期清洗與化學(xué)清洗

對(duì)水（空）冷塔而言，其經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，必定出現(xiàn)不同程度的堵塞，影響正常的換熱效果;如果換熱設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有得到清洗，同樣會(huì)影響實(shí)際的換熱效果，此外膨脹增壓機(jī)的增壓端后冷卻器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)溫度較高等問(wèn)題，對(duì)實(shí)際運(yùn)行有很大的影響。對(duì)此，在空分裝置當(dāng)中，所有使用循環(huán)水的設(shè)備都應(yīng)堅(jiān)持定期清洗，并在條件允許的情況下進(jìn)行化學(xué)清洗，這樣能在保證設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)減少故障，間接起到節(jié)能降耗的作用。

結(jié)語(yǔ)

在空分裝置生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，膨脹機(jī)組采用一開一備的狀態(tài)，備用的膨脹機(jī)應(yīng)處于密封氣、油系統(tǒng)正常投用，管線設(shè)備維持正壓狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行膨脹出現(xiàn)故障需要停車檢修的時(shí)候備機(jī)能及時(shí)的在線切換;防止運(yùn)行膨脹機(jī)跳車時(shí)，備機(jī)能夠正常啟動(dòng)運(yùn)行，避免裝置停車風(fēng)險(xiǎn)。此次兩臺(tái)膨脹機(jī)的切換過(guò)程給我們積累了切換操作經(jīng)驗(yàn)，收集了切換數(shù)據(jù)，為將來(lái)可能進(jìn)行的切換操作建立參考點(diǎn)。從本次切換實(shí)踐數(shù)據(jù)來(lái)看，膨脹機(jī)的在線切換只要準(zhǔn)備充分、組織有序，可以實(shí)現(xiàn)不減氧或少減氧的方式完成切換，減少經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

[1]姬忠禮，鄧志安，趙會(huì)軍.泵和壓縮機(jī)[M].石油工業(yè)出版社，2015.

[2]湯學(xué)忠，顧福民.制氧工問(wèn)答[M].冶金工業(yè)出版社，2001.

[3]譚海濤.大型空分設(shè)備所用立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)與節(jié)能[C].全國(guó)冶金制氧專業(yè)年會(huì)論文集，2010.