淺談空分裝置膨脹機切換實踐與問題處理

鄭茂新

摘要：目前，我國的經濟在快速發展，社會在不斷進步，空分裝置進口膨脹機因控制柜通訊故障跳車，檢修完成后需要進行運行試驗，本文對膨脹機切換過程中遇到的問題進行分析，提出應對措施，介紹了國產膨脹機與進口膨脹機在線切換操作步驟，并對切換的過程進行總結。

關鍵詞：空分裝置;膨脹機;切換;問題處理

引言

隨著冶金、機械、化工等行業生產規模的不斷擴大，各行業對氧氣、氮氣、氬氣的工業需求也在逐年攀升，伴隨深冷技術的不斷發展，機械設備的逐步改良，大型空分裝置在各領域的應用越來越廣泛和不可替代，而對空分裝置的不斷改良及其節能降耗已經成為一個重要課題?，F簡介一些空分裝置節能降耗的方法。

1空冷式凝氣系統的優勢

做完功的乏汽經過管道到達空冷散熱器的金屬表面，直接通過空氣來冷凝，蒸汽與空氣進行熱交換后散發到環境中，所需的冷卻空氣由16臺變頻軸流風機提供，蒸汽冷凝后冷凝液收集至冷凝液罐，經冷凝液泵送回供水車間回收利用。同時，利用射汽式抽氣器對系統進行抽真空，抽氣器設有冷卻器，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冷卻器做為冷卻器冷源。當然，空冷系統也有它的不足之處：占地面積大、設備初期投資大，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1428.43萬千瓦·時，由16臺軸流風機消耗688.21萬千瓦·時，每度電單價約為0.54元，空冷系統2017年耗電費用為688.21×0.54=371.63萬元。綜合來看，水冷系統比空冷系統費水，而空冷系統比水冷系統費電，能源消耗方面，空冷系統比水冷卻系統每年可節約人民幣189.37萬元，如果再加上循環水泵、冷卻風機等設備的消耗和維護費用，節約會更多。故從長遠考慮，選用空冷系統是比較經濟的，最重要的是，大量節約了日漸緊缺的水資源。

2淺談空分裝置膨脹機切換實踐與問題處理

2.1切換過程風險分析及應對措施

在2臺膨脹機組進行切換的過程中，由于增壓機來的總氣量一定，切換過程會導致高壓板式換熱器正向流動熱氣源發生改變，導致板式換熱器冷熱平衡穩定狀態被破壞，出現跑冷現象。所以我們在切換的時候重點關注高壓板式換熱器的跑冷情況，盡量縮短平衡被破壞的時間。避免出現以下風險：一是正流熱氣源減少，冷熱平衡破壞跑冷損失嚴重，氧氮產品氣體送出溫度快速下降，導致氧泵氮泵聯鎖停車，裝置生產中斷;二是在切換過程操作過快，在國產膨脹機組退氣的時候，導致增壓機組憋壓發生喘振，切換失敗。根據我們分析的切換風險，應對的總體思路就是控制切換過程氣量的變化，穩定高壓板式換熱器冷熱平衡，制定預防措施主要有以下幾點：一是提前減少一部分產品氣體送出，減少冷量采出，縮短在切換過程中正流氣體減少，跑冷現象發生時間;二是在進口膨脹機組啟動時，會出現增壓機二段流量發生改變，注意運行機組的轉速及壓力變化，在進口機組提壓過程中，國產機組要先降負荷，退回部分工藝氣，避免出現壓縮器入口氣量不足的異常狀態發生;三是控制兩臺機組的回流閥開度，在進口機組啟動后，增壓端初期排氣壓力低于國產機組，氣體處于一個全回流狀態，隨著切換的進行，轉速的提高，增壓端排氣壓力會逐漸高于國產機組，這時國產機組的氣量處于全回流狀態，要及時開大國產機組回流閥，這個過程要注意氣體溫度和氣量以及機組振動的變化;四是國產膨脹機組停機前應將負荷降至最低，防止停機時退回的氣量造成增壓機喘振動作，導致運行進口機組轉速升高。

2.2空壓機優化

1）工況保持穩定時降低一定進氣量提高負荷的直接結果是增大能耗。在空氣流量穩定時，空壓機將進入穩定運行狀態，隨后其壓力將伴隨空氣流量增大而明顯降低;當空氣流量增大到一定值時，空壓機將進入最佳的運行狀態。工況保持穩定時，需要將實際的空氣流量保持在最佳范圍內，如果此種狀態下產氣量依然有一定富裕，則可通過對進氣量的適當減少來實現節能降耗。2）在后系統故障條件下降低空壓機的負荷由空分裝置制得的產品要用于后續各工段，如果后續工段發生故障，無法消耗所供氣體，空分產品氣體將直接排放，造成浪費。這種情況，若實際采出量難以調節，則可通過對負荷的適當降低來減少排放率。一般情況下，空分系統負載最低程度在70%左右，當后系統產生故障，則需要降低負荷來實現節能降耗。

2.3改變透平膨脹機的膨脹量

主塔的大部分冷量由膨脹機產生，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，提高膨脹機的膨脹量能夠提高氧氣產量。為提高液體產量，一般對膨脹機作如下調節。（1）通過調節膨脹機的回流量，增加膨脹機的進氣量，增強膨脹機的制冷效果，增加液體量，提高空分裝置的產能。（2）在工況穩定的情況下，提高增壓機中抽壓力，增大膨脹機的進氣壓力，增大膨脹量，利于氣體的產出。（3）通過對板式換熱器的微調和膨脹機進氣量的調整，提高膨脹機的機前溫度，機前溫度越高，膨脹機的單位制冷量越大，但此時需注意膨脹機的轉速，防止轉速過高引發事故。（4）膨脹機制冷量的加減與外界環境溫度相關，若外界環境溫度高，空分設備冷量損失大，此時可適當增加膨脹機的制冷量以彌補冷損;反之，則可適當減少膨脹機的制冷量，以防氧純度發生變化。

2.4精細化管理

一個好的管理是保障裝置長周期穩定運行的根本，車間制訂了詳細嚴厲的考核管理制度;認真執行工藝指標，及時調整工藝狀態;每班交接班會要求各專業技術員、車間正副主任全部參加，總結上班問題，安排下班工作;車間所有管理人員通過EMS系統實時監控工藝運行情況，隨時檢查各項工藝指標，出現問題指揮處理;堅持每天現場檢查簽到制，每周綜合檢查通報制，每月綜合評比獎勵制;實行嚴控工藝指標，嚴查隱患缺陷，嚴管跑冒滴漏的“三嚴”管理要求。

2.5堅持定期清洗與化學清洗

對水（空）冷塔而言，其經過長時間運行，必定出現不同程度的堵塞，影響正常的換熱效果;如果換熱設備長時間沒有得到清洗，同樣會影響實際的換熱效果，此外膨脹增壓機的增壓端后冷卻器長時間運行后，會出現溫度較高等問題，對實際運行有很大的影響。對此，在空分裝置當中，所有使用循環水的設備都應堅持定期清洗，并在條件允許的情況下進行化學清洗，這樣能在保證設備運行效率的同時減少故障，間接起到節能降耗的作用。

結語

在空分裝置生產運行時，膨脹機組采用一開一備的狀態，備用的膨脹機應處于密封氣、油系統正常投用，管線設備維持正壓狀態。當運行膨脹出現故障需要停車檢修的時候備機能及時的在線切換;防止運行膨脹機跳車時，備機能夠正常啟動運行，避免裝置停車風險。此次兩臺膨脹機的切換過程給我們積累了切換操作經驗，收集了切換數據，為將來可能進行的切換操作建立參考點。從本次切換實踐數據來看，膨脹機的在線切換只要準備充分、組織有序，可以實現不減氧或少減氧的方式完成切換，減少經濟損失。

參考文獻

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