10000 m3/h制氧機產能下降原因分析與處理措施

陳立新

（三明閩光股份有限公司煉鋼廠，福建三明365000）

10000 m3/h制氧機產能下降原因分析與處理措施

陳立新

（三明閩光股份有限公司煉鋼廠，福建三明365000）

分析了10000 m3/h制氧機產能和產況下降的原因，并提出相應的處理措施，對制氧機的安全穩定生產起到了一定的實際指導作用。

制氧機；產能；產況；空壓機

1 引言

煉鋼廠制氧車間10000 m3/h制氧工程，于2000年開始籌建，2001年投入使用，其主要設備由杭州制氧集團公司制造，僅一套空氣透平壓縮機組從德國Atlas Copco進口。

10000 m3/h制氧機截至2011年，已經連續11年空分塔不扒珠光砂，低溫設備運行良好。但是從2012年7月開始，氧氣產量開始無法達到設計值，且有逐漸下降的趨勢，精餾工況易產生波動，氧氣單耗持續走高。為了保證氧氣產量達到設計要求，車間對10000 m3/h制氧機產能和工況下降的原因，從空分流程的各個環節進行把脈，并采取整改措施，以達到空分設備低能耗、高產出、長期穩定運行。

表1 主要工藝參數

2 1 0 0 0 0m3/h制氧機產能下降原因分析

2.1 整改前的產能產況

10000 m3/h空分空氣壓縮機的排氣量明顯減少，尤其在2012年夏季，空氣壓縮機進口導葉開到95%，空壓機的排氣量仍然達不到46000 m3/h，空壓機的加工空氣量常常因為少于空壓機加工空氣量防喘振安全值，造成空壓機機后自動放空；特別是在分子篩容器均壓時，空壓機進口導葉開到95%直至全開，加工空氣量還是嚴重不足，由于分子篩均壓切換時的進塔空氣量不足，導致空分精餾工況產生波動，工況調節困難。從表1可知，10000 m3/h空分加工空氣量減少，直接造成產品產量減少：氧氣9200 m3/h、氮氣9300 m3/h、氬氣250 m3/h，10000 m3/h空分的產能嚴重下降。

同時，從空分流程中幾個關鍵參數控制點的數據分析，情況也不容樂觀：自潔式過濾器阻力變大，達到680 Pa，已接近警戒值；空氣出分子篩的CO2含量上升至0.85×10-6，主冷的總碳也經常超標；空氣出空冷塔，進分子篩前的溫度，尤其在夏季炎熱的天氣，有時高至18℃，經常需要靠減少氮氣產量來控制空氣出空冷塔的溫度。

為了提高10000 m3/h的空分產能產況，保證空分系統穩定生產，及時找出產能和產況下降的原因，并采取整改或防范措施勢在必行。

2.2 產能下降原因分析

氣體產品的產量主要取決于進塔加工空氣量和氣體產品的提取率，從當時10000 m3/h空分生產數據來看：10000 m3/h空分塔內精餾工況正常，但是空壓機機后的排氣量明顯不足，因此造成空分產能下降的原因，一定是進塔加工空氣量，而進塔加工空氣量的大小主要由下面幾個原因造成：（1）分子篩或換熱器阻力大；（2）下塔液氮回流閥和液氮節流閥開度過小；（3）空壓機壓縮效率降低。經分析：10000 m3/h空分的分子篩和換熱器阻力大約穩定在0.035 MPa以下，分子篩后和換熱器后的空氣流量與空壓機機后的排氣量相吻合，分子篩和換熱器后的空分的溫度都在正常范圍，所以分子篩和換熱器不存在阻力而影響加工空氣量的可能性。空分塔上塔的主冷液面液位正常，從下塔阻力、液空純度、液氮純度等參數來分析，可以排除下塔液氮回流閥和節流閥開度過小而影響加工空氣量的可能性。所以造成加工空氣量降低主要原因為空壓機的壓縮效率降低。

從現場的空氣自潔式過濾器來看，每個空氣自潔式過濾器的濾桶積灰都很嚴重，所以這是造成空壓機機前壓力過低的原因。空壓機機前壓力過低，不僅會影響空壓機的壓縮效率，而且也是增加空分的氧氣分離電耗的主要原因。

空氣出分子篩的CO2含量出現上升，排除分子篩出現進水的可能性，CO2含量走高一定是因為分子篩容器的純化效率降低。而影響分子篩容器純化效率主要有兩方面：（1）分子篩和氧化鋁顆粒老化脆裂，吸附能力變差；（2）空氣進分子篩容器的溫度過高。如果空氣出分子篩的CO2含量超標，那么勢必會造成空氣中未被分子篩完全吸附的CO2和H2O，在主換熱器中被返流的污氮等低溫氣體冷凝成固體，堵塞在主換熱器的空氣通道上，甚至有些CO2和H2O會帶入到下塔，使加工空氣進不了下塔進行精餾；還有分子篩的純化效率降低，也是造成主冷總碳含量和乙炔超標的主要原因，而主冷總碳含量和乙炔超標容易引起主冷爆炸的可能。

3 整改和防范措施

通過對10000 m3/h制氧機產能和產況下降原因細致分析，在2012年3月新投產的32000 m3/h制氧機穩定運行半年之際，10000 m3/h制氧機整個系統進行停機檢修整改。

3.1 自潔式空氣過濾器

10000 m3/h制氧機的自潔式空氣過濾器主要作用是清除空氣中的機械雜質及灰塵，處理空氣量為58000 m3/h，正常阻力范圍設定在400～700 Pa。當時過濾器濾筒已連續運行20個月，過濾器阻力為680 Pa，接近報警值，利用這次停機機會對空氣自潔式過濾器的144個濾筒進行全部更換。

3.2 空壓機

空壓機是提供系統工藝所需壓力的設備，該空壓機是杭州制氧集團公司為10000 m3/h制氧機配套的主體設備，是由Atlas Copco生產的GT系列離心式壓縮機，型號為GT078L3K1，分三級壓縮，兩級冷卻。

利用10000 m3/h空分系統停機檢修的機會，對10000 m3/h空壓機進行拆蓋檢修：發現空壓機導葉葉片、葉輪葉片只有少量的積灰而未出現明顯的磨損現象，但是空壓機的振動、位移等運行參數比較平穩，所以只做導葉葉片、葉輪葉片的清灰處理；空壓機軸封、氣封正常，空壓機的各級壓縮比沒有明顯變化，所以空壓機氣體外漏、氣體串漏可以排除；因為中間冷卻器冷卻后的溫度偏高，特別是二級壓縮空氣冷卻后的溫度接近報警值51℃，所以對空壓機中間冷卻器進行抽芯檢查，發現中間冷卻器冷卻水管內水垢多且有泥沙和有機物堵塞現象，二級中間冷卻器尤為嚴重，冷卻器的冷卻效果明顯降低，所以重點組織人員對一級中間冷卻器進行清洗，對二級冷卻器直接更換。

3.3 氮水預冷系統

氮水預冷系統中空冷塔和水冷塔均為填料塔，主要的作用是使空壓機壓縮后的高溫空氣出空冷塔的溫度降為16℃以下。為了使氮水預冷系統高效運行，利用檢修機會，對氮水預冷系統做了如下工作：（1）清洗水冷塔和空冷塔填料，增強水冷塔和空冷塔換熱效果；（2）通過實施10000 m3/h空分的水處理冷卻塔改造，更換水塔填料，增強換熱效果，降低循環系統水溫。

3.4 純化系統

分子篩純化系統主要作用是凈除空氣中的H2O、CO2和C2H2等分子。以CO2的含量為純化器的凈除能力，當空氣出分子篩的CO2含量上升至0.85×10-6說明分子篩容器在使用多年之后，吸附CO2和H2O及碳氫化合物的效果越來越差，所以選擇在一個晴天的停機時間，對10000 m3/h制氧機兩個分子篩容器里的分子篩和氧化鋁顆粒進行更換。裝填時，嚴格控制雜物帶入容器內，并保證裝完填料后，一定要扒平，防止填料表面凹凸不平，影響容器純化效果。

4 整改后的效果

空壓機加工空氣量增加了4200 m3/h，空分出氧量分別從原來的9200 m3/h增大到10000 m3/h。同時，空氣出分子篩的CO2含量下降至0.45×10-6，主冷的總碳含量下降至25×10-6，空氣進分子篩前溫度完全可以控制在16℃以內，自潔式空氣過濾器阻力小于450 Pa，10000 m3/h空分產能和工況都達到要求。

5 結束語

隨著制氧機組運行時間的增長，空分設備產能難免降低，所以我們只有及時做好維護和改進設備，做好空分重點工藝參數、關鍵點控制，才能實現制氧產品的數量和質量達到要求及空分設備長期穩定運行的目標。

Cause Analysis and Treatment of Declining Production of the 10000 m3/h Oxygen Generating Unit

CHEN Lixin
(The Steelmaking Plant of Sanming Minguang Iron&steel(Group)Co.,Ltd.,Sanm ing,Fujian 365000,China)

The causes of declining production capacity and condition of the 10000 m3/h Oxygen Generating Unit was analyzed and corresponding treatment measures were put forward, providing some practical guidance for safe and stable production of the oxygen generator.

oxygen generator;production capacity;production condition;air compressor

TQ051.5

B

1006-6764(2014)04-0028-02

2013－01－10

陳立新（1976－），男，2001年畢業于鄭州輕工業學院制冷與低溫技術專業，冶金制氧工程師，現從事制氧生產管理工作。