渭河空分裝置典型故障分析及處理

1、渭河空分裝置典型故障及處理張小軍（渭河煤化工集團有限責(zé)任公司，陜西渭南，714000）摘 要：回顧和總結(jié)了渭河煤化工集團空分裝置開車近7年來的典型故障和處理措施，提 出了技術(shù)、管理等方面應(yīng)吸取的經(jīng)驗和教訓(xùn)。關(guān)鍵詞：空分裝置典型故障 處理我公司為滿足以德士古水煤漿加壓氣化，低溫甲醇洗、液氮洗凈化，年產(chǎn)合成氨30萬 噸、尿素52萬噸生產(chǎn)的需求，從法國液空公司（AirLiquid）引進一套40000M3/hr氧量的 空分裝置。技術(shù)采用離心式空氣、氮壓縮機，吸附器脫除水、二氧化碳、碳氫化合物，氮氣 增壓、膨脹制冷流程，液氧泵及高效的板翅式換熱器，預(yù)留有粗氬抽取口。從1995年10 月開始試車，至今已運

2、行將近7年，期間出現(xiàn)了許多典型故障并得以處理，在技術(shù)、管理等 方面值得總結(jié)?？諌簷C段間冷卻器、流道、轉(zhuǎn)子積灰垢嚴重。2001年2月份及2002年3月份，空壓機均表現(xiàn)出轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，防喘振閥頻繁打開 的現(xiàn)象。在適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速后情況有所好轉(zhuǎn)，但未從根本上解決問題。空分負荷受到很 大影響，最低維持到75%負荷。最后終因負荷受限，甚至空壓機軸振動高，而被迫進 入大檢修階段。打開空壓機后發(fā)現(xiàn)，空壓機段間冷卻器、流道、轉(zhuǎn)子積灰垢嚴重。尤其是在空壓 機轉(zhuǎn)子二級葉輪以后，由于空壓機段間冷卻器泄漏的循環(huán)水與空氣通道中的灰塵混合 后，在壓縮機的彎道、冷卻器表面、轉(zhuǎn)子表面等地方結(jié)垢嚴重，局部彎道積灰垢達2cm； 另外由于

3、壓縮機段間冷卻器表面疏水板工作不正常，底部疏水空孔堵塞等導(dǎo)致壓縮機 段間空氣中的水份分離效果不好，與通道空氣中的灰塵混合，結(jié)垢于段間冷卻器表面 及空壓機通道。這些灰垢影響了空氣的正常流通情況，影響了段間換熱器的效果，改 變了空壓機的壓縮工況，限制了壓縮機的負荷。所以，空壓機中冷器的泄漏、段間疏水器的正常使用及空壓機入口的空氣質(zhì)量是 影響空壓機長周期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵工藝條件。首先，鍋爐電除塵在經(jīng)過一系列的改造和管理措施后，鍋爐灰塵的飛揚已得到較 好治理。在2002年大檢修中我們更換了空壓機一級中冷器；疏通了空壓機段間疏水 裝置；改造了入口粗濾網(wǎng)，把原設(shè)計的卷簾式過濾器更換為濾袋式過濾器，以加強對

4、空壓機入口空氣質(zhì)量的改善。相信通過這些措施的實施，能夠使空壓機的運行狀況和 運行周期得到改善。空氣/水冷卻塔（E-07）1空氣分布器腐蝕嚴重。在空氣/水冷卻塔中，用循環(huán)水和原水對空氣壓縮機出口的氣體進行洗滌、降溫。因其內(nèi)部環(huán)境為潮濕有氧環(huán)境，原設(shè)計為碳鋼的空氣分布器在2001年大修中檢查銹 蝕損壞嚴重，影響氣體在空氣/水冷卻塔（E-07）中的合理分布，后在2002年大檢修 中更換為不銹鋼材質(zhì)。2塔底液位假指示，造成空氣竄入循環(huán)水回水系統(tǒng)?？諝?水冷卻塔底部液位計導(dǎo)壓管伴熱原設(shè)計為電伴熱，1996年1月16日，由于 電伴熱失電、冬季氣溫較低，液位計導(dǎo)壓管冷凍，出現(xiàn)假指示。DCS畫面上指示液位為5

5、0%，但實際液位已經(jīng)排空，導(dǎo)致大量空氣（最大達20000M3/hr）竄入下部循環(huán)水回水管道，形成巨大氣水沖擊，給循環(huán)水回水系統(tǒng)造成了一定損壞，并由于此而導(dǎo)致系統(tǒng)停車一次。后采取措施將空分系統(tǒng)的液位指示等的電伴熱全部改造為蒸汽伴熱， 并定期檢查液位的準確性。吸附器1吸附器裝填錯誤渭化的吸附器采用了由鋁膠（A12O3）和分子篩（13X）組成的雙層立式徑向流吸附 器，用來脫除空氣中的水、二氧化碳、碳氫化合物等雜質(zhì)，先由外層鋁膠吸附水分， 內(nèi)層分子篩主要承擔(dān)二氧化碳、碳氫化合物的吸附。由于鋁膠和分子篩的吸附特性不 同，如果出現(xiàn)混裝或裝填錯誤，就會導(dǎo)致吸附器工作不正常，一般表現(xiàn)為吸附器后二 氧化碳超標(biāo)。

6、在1999年5月份的大檢修中，由于裝填料口錯位，將少量鋁膠混裝于 內(nèi)層分子篩中，導(dǎo)致開車過程中，吸附器后二氧化碳超標(biāo)，最后被迫停車。停車后抽 出全部填充料，重新裝填了鋁膠與分子篩，后運行正常。2吸附器再生故障吸附器中的吸附劑工作達到飽和狀態(tài)后就失去了吸附能力，這時，應(yīng)當(dāng)進行再生， 把吸附的雜質(zhì)從吸附劑內(nèi)脫附出來，恢復(fù)重新工作的能力。再生時使用加熱的污氮進 行。2000年9月6日，由于再生加熱器（E-08）主路及旁路程控閥HV8240及HV8241 動作不正常，導(dǎo)致再生用污氮未達到再生溫度，從而不能夠使吸附劑恢復(fù)吸附能力， 最終導(dǎo)致停車。事后，由儀表人員改進了再生加熱器（E-08）主路、旁路程控

7、閥HV8240 及HV8241的程控方式，杜絕了此類事故的發(fā)生。主換熱器組（E-01）1外漏主換熱器組（E-01）共由六臺同樣的板翅式換熱器組成，與過冷器（E-04）、液 氮分離器（B-20）共同安裝于一個小冷箱中。1999年7月份，大檢修結(jié)束后開車發(fā)現(xiàn) 空分小冷箱珠光砂粉末外溢，經(jīng)分析判斷為主換熱器組（E-01）向外泄漏空氣吹動珠 光砂所致，遂于1999年8月停車進行檢查，在三臺換熱器上端共發(fā)現(xiàn)漏點四處，補 焊消漏。由于漏點位置相似，疑為設(shè)備原始制造缺陷所致。2內(nèi)漏1999年8月對主換熱器組外漏檢修結(jié)束后，開車即發(fā)現(xiàn)氮氣管網(wǎng)中有氧含量存在， 低壓氮氣中的氧含量為5x10-6。經(jīng)過分析，認定為

8、（E-01）主換熱器在消除換熱器外 漏補焊檢修中，一是可能是因為檢修焊接方法不當(dāng)，將空氣通道與低壓氮氣通道之間 的隔板損壞，造成微量空氣竄入低壓氮氣通道，另一種可能是在補焊外漏的過程中， 因為應(yīng)力，導(dǎo)致空氣通道裂紋延伸至氮氣封頭之中或氮氣封頭內(nèi)本身出現(xiàn)空氣通道外 漏，最終導(dǎo)致氮氣中氧含量超標(biāo)。隨后運行過程之中，內(nèi)漏情況緩慢增大。在2001 年3月及2002年4月兩次大檢修中分兩次最終將泄漏的換熱器更換，消除了這一困 擾我公司長達3年的問題。3年中，高壓氮氣中氧含量最高達到135x10-6，經(jīng)液氮洗 工段配氮后進入氨合成塔，使得氨合成塔觸媒運行工況、使用壽命受到一定影響，我 公司在2002年大檢

9、修中更換了氨合成塔觸媒。4. 3氮氣通道進水導(dǎo)致堵塞在2001年4月大檢修后的開車過程中，發(fā)現(xiàn)增壓器（D-20C）-主換熱器（E01）- 膨脹機回路氮氣流量不暢，膨脹機負荷受限，主換熱器工況不佳、冷損加大。后經(jīng)大 家判斷發(fā)現(xiàn)是氮壓機中間冷卻器泄漏，導(dǎo)致氮壓機開車前漏入氮氣管道的循環(huán)水被吹 入主換熱器中壓氮氣通道中。水在低溫情況下迅速凍結(jié)在中壓氮氣通道中，不僅影響 了氮氣流通量，而且導(dǎo)致主換熱器換熱能力降低，冷損加大。鑒于此，我們重點對裝置中氮壓機（C21/C22）-增壓器（D-20C）-主換熱器 （E01）-膨脹機（D-20）回路進行了復(fù)熱回溫，干燥吹掃，以露點低于-60C為判別標(biāo) 準，進行徹

10、底干燥，由于換熱器復(fù)熱過程中，固態(tài)水會轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)并集中在最低點， 給干燥工作帶來難度。所以在2002年大檢修中，我們給換熱器該通道底部加裝了導(dǎo) 淋，以有利于干燥復(fù)熱工作的進度。并規(guī)定在以后的開車過程中，必須事先檢查換熱 器的泄漏情況，避免有水進入冷箱。膨脹機止推軸承損壞，油系統(tǒng)改造。在全廠兩次晃電事故后生產(chǎn)恢復(fù)中，膨脹機都出現(xiàn)了止推軸承溫度高的現(xiàn)象。 打開設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，止推軸承不同程度的出現(xiàn)了損壞。分析原因是因為原設(shè)計的 膨脹機潤滑油系統(tǒng)為單泵，且不帶有事故電源。在出現(xiàn)供電故障的情況下，潤滑 油泵就會立即停運，而膨脹機的入口快關(guān)閥及入口導(dǎo)葉往往因為內(nèi)漏，從而不能 夠立即切斷壓力氮氣，致使膨脹機

11、的轉(zhuǎn)速下降緩慢，“惰走”時間較長達5分鐘左 右。在這么長的時間內(nèi)沒有潤滑油供應(yīng)是導(dǎo)致止推軸承損壞的直接原因。針對這個問題，我們給膨脹機潤滑油泵新增一臺備用泵，并設(shè)計了潤滑油壓力 低自啟動聯(lián)鎖，配備了事故電源，從根本上解決了這個問題。低溫設(shè)備冷卻、升溫速度的限制在1997年6月份，在冷卻氧換熱器（E-05）過程時，由于降溫速度控制不 當(dāng)，導(dǎo)致設(shè)備受到“冷擊”，管子與管板之間出現(xiàn)泄漏，后經(jīng)過檢修正常。在操作過程中，一定要注意升、降溫，升、降壓的速度，尤其是設(shè)備在一定 低溫下對材料、操作的要求會更高，如果不注意到這一特性，就會在低溫設(shè)備使 用方面出現(xiàn)故障。高壓氮減壓閥（PV8412 ）頻繁故障高壓氮

12、減壓閥（PV8412）所處工作環(huán)境相對惡劣，閥前壓力6.8Mpa，閥后壓力 3.65Mpa，前后壓差較大，導(dǎo)致該閥閥頭/座磨損嚴重，閥桿出現(xiàn)斷裂。后儀表車間對 該閥進行了改造，目前使用情況良好。結(jié)束語：我公司從法國液空公司（AirLiquid）引進的40000M3/hr氧量的空分裝置，流程 簡潔、操作自動化程度高、日常維護量小?？傮w運行情況良好，創(chuàng)造了 2001年最長 連續(xù)不間斷運行153天（后因外電網(wǎng)晃電，全廠停車）的好成績。7年來，空分裝置的故障遠不止以上列舉的現(xiàn)象，大部分故障應(yīng)該說是可以通過 技術(shù)進步、管理提高消除的?？辗盅b置有其特殊性，設(shè)備管理上要注重靜設(shè)備低溫， 轉(zhuǎn)動設(shè)備精良、技術(shù)含

13、量高等特點；工藝管理上首先要注重冷箱流程以前的管理，杜 絕水、二氧化碳、碳氫化合物進入冷箱。要注意板翅式換熱器的冷量平衡，要嚴格控 制低溫設(shè)備升、降溫，升、降壓速度，利用機會要做好裝置的徹底復(fù)熱、干燥工作。 只有通過這些過細致的工作，才能夠確?？辗盅b置的安全、穩(wěn)定、長周期、高負荷運 行。Abstract:Concluded are the typical troubles experienced and counter-measurements taken for the Air Seperation Unit of Weihe Coal Chemical Corporation Group Ltd. si