安徽省淮北矿业集团临涣焦化股份有限公司 安徽省淮北市 235000
摘要：随着国民经济的快速发展和进步，现代工业的蓬勃发展，空分设备的耗氧量增加，能耗相对降低，冷箱的规模也急剧增加。一旦发生事故，危害就会大大增加。空分冷箱内部是一个隐蔽工程，低温设备和管道都在冷箱内。冷箱内部恶劣的工作条件、管道的材质和强度、管道的方向以及管道支架的合理设计，决定了冷箱是空分系统的薄弱环节。空分系统运行时冷箱内部充填珠光砂，一旦出现结霜现象，及早处理结霜点源头将是安全生产的必经之路；另外，在空分保冷箱底部基础结霜严重时，基础预埋通风管内部甚至会出现部分结霜现象，更严重的，通风管出现结冰并被堵死，基础一直处于冷态，长时间如此会导致基础强度降低，直至开裂。由于无法进入冷箱内部检查，而扒砂又会产生高额费用，因此需要在外部进行原因分析，尽量不扒砂或在工厂不停产的情况下，尽快进行检修来解决问题。
关键词：空分装置；冷箱泄露；原因；处置措施
引言
空分冷箱泄漏将严重影响空分装置长时间运行的安全性和稳定性，使其在运行中产生风险，冷箱内参数产生变化能够反映出冷箱内泄漏与否和泄漏量。冷箱内设备以及管道泄漏情况是否对空分装置运行安全性产生影响。
1空分装置及冷箱概述
空分装置是一种大型的气体生产设备，可用于生产氧气、氮气以及液氧、液氮、液氩等产品，在电子、石油、化工以及钢铁等生产领域中发挥了重要的作用。空分装置的构成较为复杂，其中包括了压缩系统、净化系统、制冷系统以及热交换系统、精馏系统等多个系统。空分装置的工艺较为复杂，生产具有连续性，外部管网的下游用户对氧气的需求有着不均衡性的特点，因此空分装置设计的产量及氧气需求量之间存在着矛盾问题。在当前的钢铁及化工领域中，气体放散的情况比较常见，这造成了能源的浪费。空分装置的内部体系包括了多个部分，当装置内产生了损坏或者故障等问题，会影响装置的运行，还容易造成安全问题。冷箱是空分装置中的重要设备，内置有板翅式换热器、冷凝蒸发器以及仪表、控制阀门等，是具有较多安全隐患的设备。冷箱的主冷防爆属于其中的重要环节，作为空分装置整体结构中最大的设备安全隐患，当产生了主冷爆炸会造成严重的后果。
2冷箱泄漏风险分析
2.1冷箱壁低温冻裂
当低温气体泄漏对冷箱壁和支撑进行冲刷，极易冻裂冷箱壁和损坏支撑。当低温液体泄漏时，液体极易沿着珠光砂流到下面的冷箱基础上，快速降低基础温度，使基础冻坏。液体极易从四周向冷箱其他位置流动，冷箱壁及支撑被冻坏。
2.2富氧危险
如果富氧、气氧和液氧是泄漏介质，那么将不断提升冷箱内的氧含量，富氧区域将陷入危险，在有明火和静电火花时容易发生爆燃。
2.3冷箱超压鼓包和喷砂
液体在泄露后流动时会受热不断气化，冷箱内压力不断提高，极易使冷箱出现超压喷砂情况，甚至会时冷箱局部出现鼓包及破裂情况。当气体有着较大的泄漏量时，也会使冷箱超压。
2.4冷箱砂爆
如果泄漏液体量增加，并且延长持续时间，冷箱内珠光砂中汇集很多低温液体，因为珠光砂没有良好的传热效果，短时间内不会急剧气化，但在遇到热源或流动时，将会快速膨胀，其体积将增加超过600倍，将使冷箱内压力迅速提高，呼吸阀没有及时泄压，会产生砂爆情况，破坏冷箱，严重时会整体垮塌。
3冷箱泄漏风险控制及处理措施
3.1防止冷箱富氧的风险措施
将冷箱所充污氮气改为纯氮气，尽量降低冷箱密封气含氧量，长期控制在23%以下。增加冷箱密封气的氧、氮、氩含量分析频率，由原先的每月分析1次改为每周分析1次，生产氧气能力12600Nm3/h，并做好记录。若分析氧含量异常增加，应及时加大分析频率。必要时可在泄漏点附近开孔取样分析，以准确分析判断泄漏情况。
3.2预防冷箱超压
结合实际情况分析，可将冷箱呼吸阀打开，便于冷箱泄压，并且检查冷箱呼吸阀的情况，保证其正常。应对冷箱密封气充入量进行控制，使压力能够维持在标准范围中，避免压力过大而导致不良的影响，还应避免呼吸阀起跳喷砂的情况，同时防止内部产生负压而吸入潮湿空气。
在冻裂问题的预防中，可向冷箱中充入一定量的热氮气，将冷气置换，使用低压蒸汽吹扫冷箱结冰位置，并且对冷箱壁情况进行观察，避免其产生冻裂等问题。
3.3防止冷箱冻裂损坏措施
向冷箱充入适量热氮气置换部分冷气，并用低压蒸汽吹扫冷箱结冰处及时融化掉冰块，用望远镜观察冷箱壁有无冻裂或者其他变化。
3.4开展冷箱巡检监控工作
在检查中，需要安排人员分成小组，对冷箱的情况进行了解，还应监测冷箱结霜情况的变化，使用测温枪来监测冷箱结冰位置的温度，并且进行记录。当发现冷箱结霜的情况加剧的时候，或者冷箱的钢板产生了冻裂的问题，需要及时报告。其次，主控加强对冷箱参数的检查，将上塔的压力进行有效控制，关注冷箱的基础温度以及密封气压力等，明确冷箱的实际情况。当冷箱密封气压力上涨的时候，超出了标准范围的情况下，基础温度突然降低，冷箱密封气中的氧含量增大，都需要立即进行报告。
3.5预防冷箱液体泄漏
当发现了有液体泄漏的时候，应减小冷箱的密封气，避免液体出现快速蒸发的现象导致压力升高而造成爆炸。应避免液体在冷箱内积累的情况，当产生了液体积累现象的时候，需要停车处理。同时应避免冷箱中的氧含量高的情况，为了有效防止静电或者明火等带来影响，需要将冷箱周围的电源切断，在周围一定距离之内不应有明火。在实施了预防措施之后，冷箱密封气压力保持稳定，冷箱壁没有产生结冰面积扩大以及冻裂等问题的时候，可使风险得到控制。
3.6防止冷箱内氧含量高
若冷箱内氧含量高，为防止静电、明火等引起爆燃，必须切断冷箱周围电源，在冷箱周围10m内严禁动火或不得有其他明火。采取以上措施后，冷箱密封气压力、成分趋于稳定，冷箱壁结冰面积没有扩大，没有出现冻裂、跑砂等情况，安全风险受控。在泄漏情况未发生明显变化情况下，决定监视运行。同时为了防止泄漏扩大，制定了检修方案，做好随时停车检修准备。
4应急处理冷箱泄漏扩大风险的对策
（1）当冷箱泄漏增大时，出现以下情况时应停止空气压缩机和冷箱的运行：泄漏大量液体及冷箱内基础温度降低速度加快，并小于-50℃；检查冷箱壁后发现冻裂及基础损毁等情况；冷箱密封气含有的氧量超过40%以上；冷箱的密封气压力快速增长；制冷量加大后主冷液位依旧无法正常维持。（2）如果冷箱泄露面积较大时，有危急人员出现、出现设备安全问题以及工艺异常变化等问题，比如上塔、下塔以及冷箱密封气等压力突然变化、冷箱喷砂和产生低温蒸汽云等现象应该及时停下运行的空气压缩机和冷箱。（3）应急处置对策：停下空气压缩机，将进塔空气及时切断，避免泄漏面积不断扩大出现冷箱破裂和砂爆事故，在液体大量泄漏的情况下应该将冷箱密封气的充气阀及时关闭，避免液体气化加快冷箱超压，禁止任何热源通入冷箱；停下运行的空分装置后，冷箱通过放空阀泄压，但应保证塔内压力比冷箱密封气压力大10kPa以上，防止珠光砂向塔内漏入；将塔内液体及时排放出去，安全排放液体至液氧喷射蒸发器，对喷射蒸汽量加以调整；在冷箱周围无动火的条件下排放；重视现场操作安全，注意操作的规范性；严格根据设备加温操作规程给分馏塔加温，避免过快加温使冷箱超压。如果有液体泄漏，禁止向分馏塔迅速加温，可先自然复温，保证有足够的复温时间，接着逐渐加温，复温速度标准是冷箱壳体不超压。
结语
空分装置冷箱泄漏问题存在着较大的安全隐患，在实际的管理中需要重视对冷箱设备的管理。为了避免空分装置冷箱使用问题产生，应加强预防，通过对泄漏问题的预防以及爆炸的预防能够使装置使用得到保障。
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