空分启动阶段主换热器热端温差过大的原因分析及处理

故障处理文章编号:1009-9425(2004)05-0029-02空分启动阶段主换热器热端温差过大的原因分析及处理曾周华(南昌钢铁有限责任公司制氧厂,江西省南昌市罗家镇330012)摘要:介绍了空分设备启动阶段主换热器热端温差过大的现象和原因,通过计算膨胀机的最大膨胀量,得出膨胀量偏大是导致热端温差过大的原因。关键词:空分设备;热端温差;膨胀机;过冷;主换热器中图分类号:TB657.5文献标识码:BAnalyzing the excessive temperature difference at warm endof a main heat exchanger during start-up of an asu and solutionsOxygen Producing Factory: Nanchang Iron and Steel Co, Ltd, Luojia County 330012, NanchangJiangxi. P R China)Abstract: The appearance and causes linking to the excessive temperature difference at warm end of a main heatexchanger during start-up of an air separation unit are outlined. By calculating the maximum expansion capacity of anexpander, it is concluded that the higher expansion capacity can result in the excessive temperature difference at warmKeywords: Air separation unit; Temperature difference at warm end; Expander; Subcooling: Main heat exchanger1故障现象键是热端温差过大,热交换不充分,致使膨胀机制南昌钢铁有限责任公司制氧厂4500m3/h空分得的大量冷量被返流气体带走,没有足够的低温冷设备于2004年4月22日首次开车。先对冷箱内的量使气体液化。容器和管线进行长时间干燥,全面取样分析合格表140mh空分设备4月23日15:00系统部分参数后,于23:15启动两台膨胀机,随着塔内温度的不温度/℃流量/(m3/h)断下降,4月23日1:45下塔出现液体;伴随下塔气进塔氰气出塔氯气出出塔上塔顶部主冷氧空气量膨胀量液空不断节流至上塔,上塔和主冷温度不断下降。135.65.2481801800090015:00系统参数如表1根据表1,15:00主冷温度已经达到氧气对应2故障原因压力下的饱和温度,然而在接下来的4小时里主冷分析后认为,造成主冷迟迟不能出现液体的原始终没有出现液体。因为设计膨胀量为300m3/h,因是主换热器热端温差过大。精馏系统流程如图很显然,9000m3/h膨胀量足以满足积液要求,关所示。造成主换热器热端温差过大的原因可能有两收稿日期:200406-08作者简介:曾周华(1981—),男,助理工程师,2003年大连理工大学制冷与低温工程专业本科毕业,现在南昌钢铁有限责任公司制氧4500车间从事技术工作。深冷技术2004年第5期Cryogenic Technology No 5 2004故障处理曾周华:空分启动阶段主换热器热端温差过大的原因分析及处理方面:一个是主换热器本身换热能力不足,主要是根据表2,我们可以将可能的原因进行分析和由于换热面积减小和换热系数减小引起的;另一个排除。如果增压冷却器漏水,那么冷却器后面的微是我们操作不当,冷量分配不合理。根据单机测试量水分析值将偏大,并且增压通道阻力将增加。采时设备反映出的问题以及借鉴本厂同类机组的经用便携式露点仪进行分析,水分含量低于10×验,下面将可能原因列为表2。10-6,排除可能性①;由于增压空气水含量达标,表24500m3/h空分设备主换热器温差过大的可能原因基本排除可能性②;由于分子筛在开机前活化处理可能原因具体表现时出现床层泄漏,我们特别加固分子筛过滤网,可能性③基本排除;如果主换热器微漏,那么不至于换热①增压冷却器漏水,水分在主换热器增压通道冻结换热系数②分子筛吸附能力不够,HQO,CO2堵塞空气通道对换热有如此大影响,要是泄露严重,那么中压空能力小③分子筛颗粒、粉末堵塞空气通道气将大量进入低压返流通道,返流气体出塔压力将泄漏④制造质量问题或加温、冷却骤变引起主换热器破裂明显变化,而实际上各返流气体压力没有明显波⑤进E1、F2、E3下塔空气量分配不合理动,排除了可能性④。操作有误⑥增压空气和进下塔空气量分配不合理3世冷器增压机膨胀机图14500m3/h空分设备精馏系统流程简图现在最可能的原因为操作方法了。由于我们使膨胀机“过冷”。这样,主换热器热段也相对“过用的是三个单元的主换热器,在返流量不变条件冷”,热端温差过大,返流气体严重复热不足,出下,只能通过Ⅵ1、V2、V3配合调整热端温差。经塔温度必然过低。膨胀机制得的冷量不能全部用于过调整,三股返流气出塔温度相等,但是热端温差积累液体,而是大部分被返流气体带走。由于主冷依然过大,排除可能性⑤。现在只有一种可能,即还没有工作,要解决“过冷”问题只能降低膨胀量。膨胀量和空气进下塔量分配不合理。找到了热端温差过大的真正原因后,2004年4根据操作说明书,最大膨胀量与加工空气量比月23日19:00我们停运一台膨胀机,膨胀量降低即最大膨胀比为36%。到4500m3h,很快主冷出现液体,热端温差降低根据表1,膨胀空气量占加工空气比率高达至3℃以内50%,大大超过了最大膨胀比36%。本套机组配置的膨胀机容量为9000m3/h,而3处理措施加工空气量设计为25000m3/h,最大膨胀量为由于膨胀量过大,正流进下塔的空气量只有2500036%=900m/h,说明膨胀量配置比较合900m3/h,而返流气体进主换热器温度不变,使得理,如果加工空气量达到正常值,就不会出现膨胀主换热器中部温度偏低,增压空气出主换热器中抽机“过冷”问题。但是开机时主冷未开始工作阶阀V4全开、V5全关时膨胀机机前温度仍然接近段,膨胀机满负荷运转必将造成“过冷”,所以开145℃。为防止膨胀机带液,膨胀机机前温度不能机阶段要特别注意控制膨胀空气比率,防止膨胀机低于-150℃。此时机前温度已经没法调整,造成过冷。◆Cryogenic Technology No 5 2004深冷技术2004年第5期