空分裝置主換熱器熱端溫差過大的原因分析

摘?要：本篇文章通過對鋼鐵行業生產中的重要組成環節裝置空分裝置進行分析，從設備可能會出現的主換熱器設計、水分的進入、溫度驟變問題引發溫差過大，導致主換熱器破損、雜質篩選不徹底等問題，不僅如此，人為的主觀操作失誤也會導致這些問題的發生。所以，相關單位和人員必須要對相關的原因進行分析，創新優化設備裝置，對設備進行有效的維護，保證鋼鐵行業生產空氣分離裝置的穩定性。

關鍵詞：空分裝置;鋼鐵行業;主換熱器

對空氣中的成分進行分離，得到高純度的氮氣和氧氣，就是空氣分離裝置的功能。在實際使用裝置的過程中，設備經常會由于自身的故障或者是人為操作的失誤導致主換熱器的溫差過大，影響生產的安全，這就導致了設備出現運行問題。了解了設備常常會出現的溫差問題，就要對出現問題的原因進行深究，再從溫差過大問題的根本原因入手，對問題進行解決和維護，優化設備工作能力，推動行業健康發展。

1?空分裝置主換熱器熱端溫差過大的原因

1.1?機器運轉方面

1.1.1?主換熱器的設計方面

在90年代初期，空分裝置設備是在第五代空分設計工藝下設計制造的，它的換熱器尺寸為5400mm×1000mm×1010mm，而到了現代，一般使用的是5800mm到6000mm的換熱器設備，新款會比舊款具有更高的能力效率。所以，對比兩款空分裝置，5400mm的裝置會影響換熱的質量和效率，換熱通道數量和設置也會對設備產生影響。隨著時代的進步，經濟的發展，對換熱器的需求也越來越高，然而換熱器的需求卻無法被滿足，國內的生產力較弱，對設備的創造和設計能力低，設備技術不能及時的更新，這樣的局限性就導致國內設備的能力較弱，無法滿足正常使用的條件。行業必須重視技術的開發，采用新技術，提高換熱器的能力效率。

1.1.2?微量水分進入主換熱器

微量的水分進入空氣正流通道中會導致換熱不完全的現象，所以相關單位要成立檢查組，加強對增壓空氣的含水量檢測，這樣就可以檢測出正流空氣中的水汽含量，加強了對增壓空氣含水量的限制，同時還要用便攜式漏點儀器對氣側導淋閥進行漏水檢測。要重視換熱器中水分的含量是因為不管水分是從冷箱主換熱器進入正流通道，還是從增壓機運轉后冷卻器進入增壓通道，都會導致水分在板翅壁上凍結，氮氣氧氣從冷箱出來后也不能發揮反流氣體的充分作用，進行充分的換熱。

1.1.3?加溫以及冷卻驟變引起的主換熱器破裂

在檢測中，如果是因為分控裝置換熱器能力不足引發質量缺陷問題，從而導致泄露，那么一般是主換熱器的微漏問題。依據反流氣體的壓力變化判斷設備中是否存在泄露問題，同時也可以判斷出溫差過大的情況是不是因為設備泄露導致的。如果泄露問題嚴重，反流氣體的出塔壓力就會受到影響，這也就是能夠通過檢測反流氣體出塔壓力判斷出設備是否泄露的原因。

1.1.4?雜質的篩除吸附不徹底

空分裝置要通過分子篩純化器把空氣里的水分、二氧化碳和碳氫化合物吸附起來，然后再加熱分子篩，加熱的原料用的是污氮氣。一般來說，分子篩純化器會有兩個，一個在吸附階段，另一個在再生階段，這個過程如果不能對空氣進行精確的篩選就會導致設備堵塞。分子篩選不能徹底地篩選吸附二氧化碳和碳氫化合物，就會把二氧化碳、碳氫化合物送進主換熱器中，而對從空壓機中出來的壓縮空氣進行水分、二氧化碳、碳氫化合物的篩選和分離是空分裝置進行的主要環節，如果分離的不徹底，那些化合物等進入設備，就會堵塞主換熱器。所以，原料的選擇和設備的質量十分重要。在對生產資料進行采購時，必須嚴格遵守采購的程序。當操作人員在操作分子篩再生時，必須嚴格遵守程序，對分子篩進行加溫、冷吹，控制再生溫度在一定的范圍內，保證充足的再生氣量，另外，每八個小時還要對純化器進行倒換。對于在分子篩吸附器出口的二氧化碳分析儀也要被嚴格的監視，同時與現場的人工分析數據進行對比，確保數據的準確性和穩定性，保證二氧化碳的含量都在正常的范圍內，沒有超標的現象。這樣，就可以排除分子篩對二氧化碳和碳氫化合物吸附不徹底是導致溫差過大的原因。

1.2?人為的不合理操作

實際上，空分裝置運行需要使用主換熱器三個，要確保檢測人員規范合理的操作，而不是隨意的進行，就需要在保證反流氣體流量不變的基礎上，用三個閥的配合來調節熱端溫差，依據三股氣流的出塔溫度來判斷人員的操作是否規范合理。否則，由于操作人員的心理素質低下，對工作的重視程度不夠，不按照規范操作，就會導致整個系統出現不合理的情況，加大了出現問題的可能性，導致換熱器的溫差過大，不能保證換熱器的正常運行。所以需要對相關操作人員進行培訓和考核，保證相關操作人員的專業性，避免由于人工操作的失誤導致溫差過大問題。

1.3?其他異物堵塞了主換熱器通道

如果對換熱器進行排查之后，上面的原因都被排除了，那么溫差過大的原因很可能是主換熱器的通道里被分子篩或者是其他的異物堵塞了，影響了熱交換，導致換熱器的使用效果變差，影響了換熱器的工作能力，無法保證換熱器正常工作。

2?空分裝置主換熱器熱端溫差的優化措施

2.1?針對問題采取有效的處置措施

針對KDON8000/5000型號的分空裝置，當此款分空裝置出現了熱端溫差過大的問題，不僅需要對原因進行詳細、準確、科學、合理的分析，還要采取有效的措施，把危害降到最低，例如用2#替代1#的方式，接續系統供氧與生產兩個方面。具體操作如下：

（1）首先確定造成溫差過大的原因，并且對其進行分析和研究，停止1#空分裝置運行，對裝置進行停車檢查。

（2）先將2#空分裝置（此時正值甲醇二系統臨時停機檢修，2#裝置氧氣富余）的富余氧氣切入甲醇一系統為13#氧壓機供氣，使2#空分裝置代替1#空分裝置繼續為系統供氣。這樣操作的原因是節約能源，充分利用資源，盡可能降低空分裝置檢修期間對整個甲醇一系統生產運行的影響。

（3）正常生產時1#空分系統配套的13#氧壓機供甲醇一系統凈化車間轉化爐使用;2#空分系統配套的46#氧壓機供甲醇二系統第二凈化車間轉化爐使用。

2.1.1?2#空分產品氧氣送入13#氧壓機操作

首先停46#氧壓機;同時關閉V105B閥，開V104B閥放散閥;將46#氧壓機完全退出;關閉2#空分系統氧氣入氧氣緩沖罐V116閥;現場開氧氣聯通閥V115閥至50%左右;同時，根據2#分餾塔頂部壓力適當關V104B放散閥至全關;緩慢關V105A閥門至全關，同時開V104A閥放散閥;2#空分氧氣出分餾塔總管閥V132閥至50%左右，一系統氧氣入氧壓機V1411閥門關至70%左右，并調節氧氣外送流量為每小時6200平方米到6600平方米;一系統氧壓機回流閥V1403閥打手動，開到65%左右進行綜合調節;在倒換過程中應使13#氧壓機吸入壓力不小于5.0千帕;使1#、2#空分系統分餾塔上塔頂部壓力不大于45千帕。

2.1.2?1#空分裝置停車

當出現問題時，設備不能繼續運行，必須要立即停止設備，再對設備進行原因的分析，針對性地解決問題，控制各項工藝指標在確定的范圍內，保證機器順利出氧，同時還能防止問題的進一步擴大，影響系統的運行情況。就比如，當出現通道堵塞導致溫差過大的問題時，要對分子篩吸附器吸附的粉塵進行來源的分析，同時確定粉塵的物質。首先加熱整個設備，然后再從排放閥的運作情況分析，就可以確定粉塵物質的來源，然后要更換充氮閥和連接的管道，加溫、吹除處理后，才能再重新開車。對于出現的問題，不能置之不理，必須及時地對問題進行處理和解決，不能為了趕進度而不停工，否則可能會產生更大的問題，影響空分裝置的效率，導致分離出來的氣體不徹底，導致溫差過大的問題。

2.2?強化對于設備的監測與維護

對系統運作情況必須時刻監督，防止類似情況的出現。相關單位可以增加測溫點來對系統進行監控，在主換熱器上安置測溫點測量氮氣氧氣等的氣體溫度，還可以在主換熱器的三個板式單元進出通道中添加測溫點測量氣體溫度，提高空間的利用率，提升空分裝置的能力，及時發現問題，解決問題，避免溫差過大的情況發生。主換熱器需要定期的清洗和維護，增加輔助換熱單元的設置，可以提高裝置的熱穩定性。同時，要增強管理，在施工的過程中，必須嚴格按照程序進行施工，采用標準化的施工工藝，同時，制定完善應急處置方案，加強對于突發情況的處理方案。對設備進行檢測和維護是為了能夠保證設備處于最佳使用狀態，保證設備的穩定運行，同時還保證了空分裝置的工作效果。

2.3?創新換熱技術

對換熱器進行改造創新，提升換熱器的可靠性、創新性，同時還能促進換熱器的節能減排功能，符合綠色發展保準，提高設備的運作效果和能力。創新換熱設備可以進行熱管材質更換、冷凝水回收，應用兩種介質橫向繞流的換熱技術，改善如今存在的基礎問題，提高換熱器設備的效果和穩定性質。壓縮機蒸汽能耗超過90%，但制冷劑只占3%，盡管如此，還是要對冷箱中內流的方式和制冷效果進行全面的創新修改，提高設備的運行效果，提升設備的運行能力，避免出現溫差過大的問題影響設備正常運行。

3?結語

總的來說，避免換熱器溫差過大的情況，要對實際造成問題的原因進行分析研究，針對性地解決問題，制定合理科學的規范，避免問題的出現，保證設備換熱效果的可靠性。保證了設備正常運行的可能，可以提高設備的處理效果，避免設備出現問題，從而影響了換熱器效果。同時，對相關應用的設備進行創新研究，對設備進行改造，這樣可以使設備的生產效果更符合相關單位的需要，在原本的基礎上提高設備能力，新的設備能夠為企業促進經濟發展，增強企業適應社會的能力。

參考文獻：

[1]李芳芳，王麗平.空分裝置主換熱器熱端溫差過大的原因分析[J].山西化工，2020，40（03）：6264.

作者簡介：張慶行（1982—?），男，漢族，山東東明縣人，本科，工程師，從事空分工藝工作。