上海高华实业有限公司 魏鹏程
摘要：空分机组是通过离心式压缩机、常温全低压分子筛和增压涡轮膨胀机制冷对空气进行吸附净化的过程。空分机组技术相对稳定,为空分装置的长期运行提供了有效的技术支持。因此,可以通过技术改造、设备更新等方式提高并保证空分装置的安全、稳定和长期运行。基于此,本文主要对深冷空分装置安全长周期运行故障进行了全面的探讨。
关键词：深冷空分装置；安全长周期；运行故障
近年以来，公司使用的空气预冷机运行的不稳定成了安全隐患，特别是夏季，预冷机空气出口温度高，冷媒高压高。只能在冷凝器外部加消防水辅助冷却才能维持设备的正常工作运行，多次联系生产厂家检修，未能解决。如果预冷机工作效果不佳，出口空气饱和水含量过高，会缩短分子筛工作时间，而且使大量的水分进入冷箱，若处理不及时就会发生堵塔停产事故，直接影响正常生产。
1空分设备基本情况分析
空分设备又称空分装置,它主要采用循环的深层冻结方法来转换空气形态。当它变成液态后,用蒸馏的方法分离液态空气中相应的气体,包括氧、氮、氩。如果生产过程突然中断,不仅会造成巨大的经济损失,而且很容易掩埋一些隐患。空分设备的长期运行状态要在实际运行过程中加以控制,这主要是指设备的实际正常运行时间。长时间运行的效果表明,该装置具有良好的运行状态和经济性能。
2.分析空分机组的技术原理
2.1低温分离
低温分离技术是一种集深层冷冻与蒸馏于一体的复合技术。在这项技术的应用中,需要根据实际使用环境将其分为高压、低压、中压等不同的过程。由于该技术属于低温技术,需要提前对空气进行压缩,达到一定程度后,空气会因膨胀和冷却而被不同的气化温度分开。由于氧和氮的沸点低,这两种气体分离困难,容易气化。在蒸馏塔中,温度较高的蒸汽与液体相连,液体上升到一定值后向下流动,从而达到分离目的。气体液化过程一般倾向于采用深度冷冻技术,要求空气冷却到100k以下,并利用沸点差有效分离液化空气,从而完成所需氮气的分离。
2.2吸附分离
吸附分离是一种利用物理方法进行气体分离的技术。该技术的特点是利用分子筛吸附塔分离不同种类的气体。例如,13X可以用来吸收氮气,吸附过程中还会存在一定的过饱和。若达到过饱和,应及时进行吸附处理,否则会严重影响吸附容量,限制吸附量。通过上述技术可实现对特定目标的吸附，例如氮气的分离,吸附成本低,效率高。但是,由于该技术无法实现完全的净化,所以不适用于一些纯度要求较高的产品。
2.3薄膜分离
薄膜分离也是一种常见的空分技术。这项技术是基于通过不同的速度分离膜中的不同气体。例如,当一层薄膜穿过空气时,氮气通过空气的速度是氧气的20%。那么在一定时间内通过的氧比较高,氮气较少,可以实现气体的分离。
3深冷空分装置应用故障分析
3.1冷却水水质不好
由于冷却水取自江水，经沉淀粗滤后直接进入循环水池使用，未作软化处理，含有部分泥沙甚至贝壳夹杂其中;循环水冷却效果也不好，高温季节时循环水出冷却塔温度偏高。将预冷机冷凝器拆除后，发现有泥沙淤积，并有结垢现象，影响换热效果。
3.2进气温度偏高
同样因水质问题，离心机冷却器的冷却效果也不好，导致空气进预冷机的温度偏高，增加了预冷机的热负荷。
3.3预冷机实际制冷量偏小
经分析，预冷机换热效果差。主要是因为冷凝器换热面积偏小。
3.4移动设备故障的问题
这是空分设备异常的重要原因,仪表异常是移动设备故障的主要因素。当移动设备运行过程中的联锁设置不合理时,没有事先考虑到整个空分设备的安全性和稳定性,容易造成一定的运行故障。同时,一些关键液位联锁、机组振动和温度选择为两种方式之一,导致误操作的概率很高。许多联锁设置只关注单个设备的安全,而没有关注联锁设置对设备整体运行的影响。
3.5氮气后备系统不完善
当氮气后备系统不完善时,将会极大地影响空分设备的实际运行效果。不可忽视的是,空分设备配有液氮储罐和液氮泵。对备用系统的改进,保证了氮气压力与原系统的一致性。
3.6人为因素引起的问题
在空分设备的维护保养过程中,很容易发生一些误操作情况,为设备的良好运行埋下一些隐患。
4促进空分设备长期运行的有效措施
面对空分设备长期运行中出现的主要故障问题和影响因素,我们需要积极采取科学合理的方法和手段来应对,全面有效地促进空分设备的正常运行,更好地支持生产环节的顺利发展,提高生产效率和质量。为了有效提高空分设备整体运行水平,实现长期运行效果,企业需要注意采取全面有效的防护措施。从具体因素出发,企业要进行科学的分层划分,定期更新和优化各种工艺和设备,降低设备运行失效的概率。
4.1空分设备设计安装的集中控制
冷箱内部管道泄漏、主冷杂质堵塞、主冷内碳氢化合物积累等都会给空分设备的正常运行带来极其不安全的因素。因此,必须高度重视,以合理的手段实施设备设计安装工作。始终坚持严格严肃的管理原则,控制空分设备的设计和安装。结合企业生产工艺的要求,不断优化完善空分设备设计方案,提高其科学性和合理性,更好地满足生产需求,并遵循科学的实施方案,并做好安装记录,确保所有安装环节都能满足空分设备操作手册的要求,产品能适应企业生产的需要。
4.2更换预冷机冷凝器
针对预冷机冷凝器换热面积偏小的问题，拆除原有冷凝蒸发器，更换换热面积更大的新冷凝蒸发器，从而改善冷凝蒸发器的冷却效果，增加了制冷量。
4.3改善冷却水水质
冷却水循环系统已经定型，正常生产时不能更改软化水系统，也不可能单独为空分设备添加软化水系统。针对这一现状，在循环水池中添加适量的化学药剂进行软化处理。首先投放剥离剂，清除设备、管道和水池中的附着物;然后投放杀菌灭藻剂，杀灭水中藻类和微生物，清除杂质和淤泥，并加强池底排污，增加洁净水源的补充，避免循环污染;最后在循环冷却水池中投放缓释除垢剂，减轻管道、设备的结垢现象，保持经处理后冷却水的水质。同时逐台清洗预冷机、空压机各级冷却器，配制除垢液，对结垢不易消除的部分用化学方法处理，保证换热达到最佳效果。
4.4降低冷却水温度
冷却水回到循环水池后，经冷却水塔降温再输送出去，针对夏季水温高的问题，通过分馏塔污氮排放口引一根污氮排放管，至循环水池，通过低温污氮辅助物理降温，来使得夏季循环水水温降低一定的温度，保证冷却水塔出口温度能够达到设计指标值，以保证空气预冷机组的使用效果。在全部改造措施实施后，进行了试车检验。在气温39时预冷机进、出口气体温度都能保证在设计使用范围内，且还有调整余地，冷媒高、低压也均在正常范围。经过一个夏季的高温考验，改造后预冷机运行正常，完全符合空分设备的要求;而且根据气候的变化，可运用冷却水开关、膨胀阀和热力旁通阀对制冷量进行调节，十分方便。预冷机工作效果好，不但保证了分子筛的使用效果，也延长了分子筛的工作寿命，更保证了进冷箱空气露点，而且对降低进精馏塔空气温度，提高空分设备产气量、节约生产成本也有一定的帮助。
4.5实行专业化的技术管理
空分设备保持长期稳定运行状态,需要注意机组的稳定工作状态。在正常情况下,设备在长期运行中会老化。如果设备不能及时发现运行故障并进行有效处理,将对系统的安全稳定带来不利影响。因此,企业要注意定期进行安全检查,结合空分设备的实际使用寿命定期更换设备,使其保持健康稳定的运行状态。企业要时刻注意空分设备的更新和改进。引进先进设备,高度重视空分设备的稳定运行,不断提高空分设备的工作效果,制定科学的工作设备系统维护计划,全力支持各种设备的良好运行。
4.6加强液体汽化后备系统的良好运行
在空分设备的正常运行中,可靠性高的液汽化备份系统是一个重要的“备用电池”,可以在很大程度上有效降低空分设备的实际运行压力。这样,空分设备虽然会出现一些麻烦问题,但仍然可以实现氧气产品和氮气产品的连续供应。因此,不断改进液气化后备系统,提高其整体运行效果,将为降低空分设备运行风险提供重要的前提条件。加强液体蒸发备份系统的稳定运行,我们需要注意很多方面的管理和控制,记录所有实时参数的操作设备,与预定的参数进行比较,找出设备的操作中存在的问题,提醒相关检查人员注意,及时开展设备维修工作,使其恢复正常运行状态。
4.7不断提高技术人员的综合能力
技术人员的专业能力和业务经验会影响空分设备的实际设计水平。科学发展技术人才的培养,不断提高他们的综合素养,将能够结合企业的生产需求,设计出更加专业的空分设备。在企业的生产经营过程中,为了保持快速稳定的发展态势,需要重视行业内的信息交流与共享活动,加快人才之间的交流。结合一些空分设备长期运行故障维护案例,开展集中学习培训活动,促进技术人员参与系统学习活动,分享空分设备故障维护知识,学习如何提高空分设备的技术,进而避免空分设备常见的故障问题。对于技术人员,要有严格认真的工作意识,能够随时用最新的理论成果武装自己,不断的参与学习过程,注意学习一些典型的维修案例,了解空分设备故障的原因和主要性能及对策,不断提高自身的整体技术水平,从而促进空分设备在工程期间保持长周的运行效果,在安全性、稳定性和效率方面也较高。
5结束语
通过空分技术设备,可以有效提高气体在生产中的应用效率和效果,实现成本控制,降低企业的成本投资,取得良好的经济效益。需要指出的是,长期运行是衡量空分设备运行状态的重要指标,但会受到很多因素的影响,需要有效解决。为了全面有效地促进空分设备的长期安全稳定运行,有必要关注空分设备的常见故障问题,采取一系列科学合理的对策和处理策略,使得深冷空分装置得以安全长周期运行。
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