論空分后備氮系統改造

楊爭勃（陜西省寶雞市鳳翔縣陳村鎮長青工業園，陜西 寶雞 721499）

王軍鋒（陜西寶鋼氣體有限公司，陜西 寶雞 721499）

1 概述

本裝置后備氮氣是由低壓氮泵將液氮加壓后經過水浴式氣化器氣化，再進入氮氣外送管網。現用的水浴式氣化器，氣化量為15600NM3/H，其中15000NM3為外送氮氣量，600NM3為空分裝置自用，這部分自用氮氣是作為裝置的密封氣。

當遇到全廠停機或者鍋爐停機的情況下，蒸汽無法供應則液氮水浴式氣化器也無法運行，這時整個裝置將會面臨著沒有密封氣的危險。密封氣對于空分裝置是非常重要的，冷箱密封氮氣，儲槽夾層密封氮氣，壓縮機組密封氮氣，膨脹機密封氮氣，低溫液體泵等都需要密封氣。如果沒有密封氣則冷箱，液體儲槽夾層內無法保持正壓，會使外界濕空氣進入，使保溫層內珠光砂凍結，嚴重時會壓壞管道，造成更大損失；壓縮機組，膨脹機等，動設備如果沒有密封氣，則會導致潤滑油漏進設備中，造成設備污染；嚴重時油進入分餾系統中，可能會導致空分系統爆炸，造成更大的損失。

所以保證密封氣長期穩定的供應是非常必要的，特別是在全廠停機時保證重要設備的密封氣更為重要。

2 空浴式氣化器

空溫式汽化器一般是用帶翅片的鋁管制作的，當“冰冷”的液態氣體流入汽化器時，汽化器周圍的空氣跟翅片鋁管內的冰冷液態氣體產生熱交換，溫度降低。從而造成空氣的流動，有新的“相對較熱”的空氣涌到汽化器周圍繼續發生新的熱交換。

空浴式氣化器的優點是直接吸收空氣中的熱量，不消耗水，電，蒸汽等，運行成本低；缺點是氣化器體積大，在冬季氣化器出口氮氣溫蒂較低，且易結冰。所以在氣化器的選型上要根據需求來選擇。

3 選型

裝置用密封氮氣量約為600NM3/H，壓力0.45MPa，溫度20℃。根據工作壓力，流量溫度等條件選擇了此型號：VAO-1200-160氣化器。此氣化器的設計流量為1200NM3/H，壓力為1.6MPa，都可以滿足裝置需求。

VAO-1200-160氣化器是高效節能產品，相對蒸汽加熱氣化器，水浴式氣化器，電加熱氣化器可以起到節省大量能源的作用。此氣化器所采用的是星型鋁翅片管材，具有優良的換熱效果、抗腐蝕、使用壽命長、操作和維修方便等優點。它采用國際流行的無框架菱形連接，翅片間不需要焊接，通過專用的工具固定，應力小，結構緊湊堅固，排列整齊，美觀大方，而且翅片與翅片間的間距大，通風效果良好，化霜速度快，管道及管道之間采用氬弧焊焊接，焊縫均勻無氣孔。而且這款氣化器主要由星型翅片管、連接彎管、連接結構件、吊裝裝置、底座、運輸框架及進出口接頭等組成，安裝固定非常方便。

這次改造我們選用的是壓力自調控制氣化器的運行，所以壓力自調閥的選擇也很重要。由于此管道的介質是液氮，要選擇耐低溫的閥門，氮氣供應也非常重要，所以閥門的可靠性非常重要。經過仔細的對比我們選擇了DN25低溫液體閥門，定位器選擇了SAMSON3707-3型數字式定位器。

4 改造內容

本次改造是要將空浴式氣化器與水浴式氣化器并聯，當水浴式氣化器不能投用或者供應量不足時，空浴式氣化器可以投用，以保證氮氣正常供應。

空浴式液氮氣化器采用壓力自調方式控制，這種方式不但能節省人力去調節氮氣壓力及用量，而且能在平時供應少量氮氣來穩定外送氮氣的壓力。

5 實施過程

此改造施工比較方便，只需要在裝置正常運行不需要后備氮系統啟動的情況下，將后備氮系統的進出口閥門關閉，打開排液閥門將系統里殘余的液體排出，進行加溫處理，置換合格后就可以施工了。施工中要注意閥門的清潔及管道的清潔，避免雜質進入導致閥門卡澀。

氣化器在安裝前要在規劃位置提前預制好水泥基礎，基礎一般要高于地面200—300mm，便于排水，與周圍障礙物相聚2米以上。安裝時至需要將氣化器底部與水泥基礎用地腳螺栓或膨脹螺栓固定。在安裝配管前需要對管道、進出口接頭及法連進行脫脂處理，用干燥氮氣吹掃并密封。在配管的過程中也要注意清潔，配管完成后要進行吹掃及試壓，保證系統的密封性。

6 實際效果

經過改造后，空浴式氣化器與水浴式氣化器并聯，在系統停機后后備系統投用，氮氣供應的壓力及流量都達到了穩定的效果。特別是在無蒸汽時，水浴式氣化器無法運行，空浴式氣化器投用后保證了裝置密封氣的供應，增加了裝置的可靠性。

經過計算1200NM3/H液氮氣化至20℃需要低壓蒸汽2T左右，也就是說我們在小流量下使用空浴式氣化器可以節省2T左右的蒸汽，這可也為我們節省一些運行成本，這對一些氣體公司來說也是一個很好的節能降耗的項目。

7 結語

本單位后備氮系統經過此次的改造，不但在運行的可靠性上得到了很大的提高，也為公司運營節省了運行成本。所以這個改造項目值得在一些穩定性要求較高的空分裝置中推廣。

[1]張瑋杰，段永紅.液氮儲存、升壓與氣化技術應用2012.

[2]壽比南，謝鐵軍.壓力容器安全監察規程2009.

[3]低溫液體管道設計規定.

[4]郭懷東.低溫液體氣化充裝系統事故原因及預防措施2002.