淺析空分水冷塔水溫過低對制氧裝置造成影響的原因

段少棟

摘要：本文依據本廠生產運行實際情況主要對空分水冷塔水溫過低對制氧裝置影響的原因分析及如何在生產運行中避免，達到空分制氧裝置長周期安全穩定運行。

關鍵詞：空分、水冷塔、低溫水垢、原因分析

Abstract： in this paper， based on the factory main production actual situation for air separation water cooling tower water temperature is too low to the influence of oxygen generating device， cause analysis and how to avoid in the production run， reach the air separation oxygen generating device safe and stable operation for a long period of time.

Keywords： air separation， water cooling tower， analyzing the causes of scale， in low temperature.

本廠基本情況：本廠空分制氧裝置為KDON38000/25000型，主要流程：含塵空氣經自潔式過濾器，除去機械雜質、灰塵后由入口導葉進入空氣壓縮機，經三段四級壓縮后，輸出0.61 MPa（a）、204500 NM3/h（干）的空氣到后序系統，空壓機出口管線設有防喘振系統，通過FV5801和HV5801控制出口壓力和流量。

由純化系統來的潔凈空氣（93800 NM3/h）進入增壓機，經三段七級壓縮，使空氣的壓力得高，增壓空氣分成兩股：一股從增壓機二段水冷器后抽出（2.8 MPa（a）32600NM3/h）去增壓膨脹機系統; 另一股（4.98MPa（a）58200 NM3/h）從增壓壓縮機末級引出，經冷卻后進入空分裝置，流程中設有兩個防喘振閥，分別為FV5802和FV5805，目的是防止進入增壓機一段和三段的氣量過小引起喘振。

空氣由空壓機出口管道送入空冷塔底部，自下往上穿過填料層，被從上往下的水冷卻，同時洗滌空氣中的部分灰塵，溶解一些有害氣體如：H2S、SO2、SO3等雜質，最后穿越頂部的絲網分離器，進入分子篩純化系統。

由空冷塔來的空氣，經吸附器除去其中的水份、CO2及其它一些CmHn后，198500 NM3/h、0.491Mpa（G）干燥空氣分為兩路：一路去增壓機，另一路去冷箱經主換熱器冷卻再去下塔。

純化后的一部分空氣進入空氣增壓機組，在此繼續增壓。中抽部分中壓空氣去增壓透平膨脹機系統，未級高壓空氣去冷箱，經主換熱器冷卻后節流去下塔。

由分子篩吸附器來的93800 NM3/h、0.49Mpa（G）的空氣進入空氣增壓機加壓得到一段抽氣，中抽和末抽三股增壓空氣。一段抽氣3000NM3/h、1.02 Mpa（G）作為全廠儀表氣，中抽32600NM3/h、2.68Mpa（G）的空氣進入增壓透平膨脹機系統的增壓端，末端抽氣58200 NM3/h、 4.7Mpa（G）的空氣直接進入主換熱器換熱后節流進入分餾塔。中抽的中壓空氣在增壓透平膨脹機系統的增壓端再次增壓至3.96Mpa（G）后經水冷卻器冷卻到40℃進入主換熱器與返流氣（液）體換熱至-110℃后重新進入膨脹機進行膨脹，膨脹后的空氣0.47 Mpa（G）去下塔參與精餾。

本廠在調試出氧、氮期間，由于水冷塔送往空冷塔的冷凍水水量隨著運行時間的增長而逐漸減少，差點造成非計劃停車。因為冷凍水量減少以后，出空冷塔的壓縮空氣的溫度就降不下了。空氣溫度增高，其空氣中的含水量必然增加，下一系統純化系統的吸附量也加大。在分子篩再生不徹底的情況下，極有可能導致分子篩失效和后續系統帶水。極少量的水結成冰進入膨脹機能打壞葉片，進入高、低壓換熱器堵塞換熱器通道。當然分子篩吸附能力降低后還能造成主冷中碳氫化合物的大量積聚，引起不可估量的損壞。

既然冷凍水量減少對制氧系統的影響這么大，那么是什么原因引起的呢？在后來的排查過程中，檢查流量計沒有問題、冷凍水泵進出口閥門沒有問題、流量調節閥沒有問題，最后拆掉冷凍水泵的進口過濾器后發現，過濾器濾網上有大量的灰色水垢。是這些水垢堵塞了過濾器造成冷凍水水量的減少，那么水垢是怎么生成的呢？

首先，將冷凍水所用的循環水進行了取樣分析化驗，空分設備一般用江河或者地下水作為冷卻水。這種水通常都含有懸浮物以及鈣、鎂等重碳酸鹽，稱之為硬水。懸浮物較多時，易堵塞冷卻器的管道、過濾網及閥門等，對于空分設備對循環水水質的要求為：

最后，最好換一些水質較好的循環水。或者改造水路，將冷凍水改為一次水水源。

雖然處理后，在空分制氧裝置正常運行后很正常，沒出現冷凍水結垢問題。可是后來運行一段時間后，冷凍水的水量還是會逐漸下降，且下降速度比較快，幾乎4個小時就要切換一次冷凍水泵，清理停掉的冷凍水泵的進口過濾器時，總是有大量的水垢。

后經過廠級、車間級技術人員的分析后發現：因冷凍水水溫過低造成循環水低溫結垢。因冷凍水在水冷塔降溫后，設計值為13℃，而在我們工藝運行的時候再低能降至6℃。后來發現當把冷凍水水溫升至7℃時，拆過水泵過濾器發現水垢明顯減少，當水溫升至8℃以上幾乎就沒有水垢，也就是說把水溫升至8℃以上極少產生低溫水垢。