劉蘭濤

（唐山唐鋼氣體有限公司，河北唐山063016）

20000 m3/h空分增壓空氣通道帶水事故的快速處理

劉蘭濤

（唐山唐鋼氣體有限公司，河北唐山063016）

介紹了唐山唐鋼氣體有限公司20000 m3/h空分裝置增壓通道帶水事故經(jīng)過(guò)及快速處理過(guò)程，在主冷不排液的情況下采用局部加熱的方式將增壓通道內(nèi)水分吹除干凈，恢復(fù)了設(shè)備正常運(yùn)行。

增壓通道；帶水事故；膨脹機(jī)；加熱吹除；快速處理；預(yù)防措施

1 問(wèn)題的提出

唐山唐鋼氣體有限公司（簡(jiǎn)稱“唐鋼氣體公司”）中厚板制氧作業(yè)區(qū)有KDONAr20000/30000/700型空氣分離裝置兩套，均為四川空分集團(tuán)公司設(shè)備，為第六代全低壓無(wú)氫制氬分子篩外壓縮空分流程。其肩負(fù)著唐鋼中厚板公司氧、氮、氬等動(dòng)力介質(zhì)的供應(yīng)任務(wù)。

2014年1月1日上午9：10分，巡檢人員發(fā)現(xiàn)處于計(jì)劃停機(jī)狀態(tài)的2#空分1#增壓膨脹機(jī)后冷卻器氣側(cè)排水閥處突發(fā)泄漏，水進(jìn)入增壓機(jī)出口管道。作業(yè)區(qū)采取緊急處理，關(guān)閉增壓機(jī)后冷卻器水管道進(jìn)出口閥，拆除增壓通道進(jìn)板式前安全閥（位于主換熱器冷箱頂部）檢查，水沒有進(jìn)入板式換熱器。分別打開1#、2#增壓機(jī)后管道上的止回閥（位于膨脹機(jī)廠房房頂）閥蓋進(jìn)行檢查，1#增壓機(jī)出口止回閥處有水痕，2#膨脹機(jī)止回閥處沒有發(fā)現(xiàn)水跡。由于生產(chǎn)需要中午啟動(dòng)空分，經(jīng)檢查2#增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)正常，于1：30分啟動(dòng)空分，之后啟動(dòng)2#增壓膨脹機(jī)。空分運(yùn)行3 h30 min后，增壓機(jī)回流量突然減少，膨脹機(jī)入口壓力突然下降，初步判斷主換熱器增壓通道堵塞，膨脹機(jī)被迫停止運(yùn)行，空分采用向主冷充液氧的方式臨時(shí)維持生產(chǎn)。

2 原因分析及處理方案制定

2.1 原因分析

增壓機(jī)出口管道流程如圖1，1#增壓機(jī)后冷卻器泄漏導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入增壓機(jī)機(jī)后管道中，雖然當(dāng)時(shí)沒有進(jìn)入主換熱器，采取切斷冷卻器上水、回水的方式防止水再次進(jìn)入增壓機(jī)，并對(duì)管道進(jìn)行了排水處理，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道閥門布置進(jìn)行分析，因1#增壓機(jī)止回閥后為1#增壓機(jī)出口閥，因閥門為截止閥，進(jìn)出口有高度差，導(dǎo)致有部分水進(jìn)入1#、2#出口閥間的管道內(nèi)。作業(yè)區(qū)在檢查2#增壓機(jī)止回閥時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)進(jìn)水情況，誤判斷2#增壓機(jī)出口管道內(nèi)沒有進(jìn)水，沒有對(duì)1#、2#出口閥內(nèi)的水進(jìn)行吹除，在開車過(guò)程中啟動(dòng)2#增壓透平膨脹機(jī)時(shí)，水進(jìn)入主換熱器板式通道，進(jìn)而將增壓通道堵塞。

2.2 處理方案

方案一：采用主冷排液方式，空分進(jìn)行整體加熱吹除，將增壓通道內(nèi)堵塞的水分吹除干凈，此方案為各氣體公司常采用的方案，但因空分大加熱，至少需要1周以上的時(shí)間空分才能恢復(fù)正常供氧，此期間如用液氧汽化進(jìn)行補(bǔ)充，因持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，作業(yè)區(qū)只有一座1000 m3液氧貯槽，每天500 t的液氧缺口用槽車連續(xù)倒液也不能滿足用戶氧氣需求（利用槽車不間斷倒液，每天最大量為200 t），勢(shì)必對(duì)煉鋼、煉鐵生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

方案二：主冷不進(jìn)行排液，采用局部加熱的方式，關(guān)閉氧、氮、污氮返流氣體閥門，只對(duì)增壓空氣通道和進(jìn)下塔空氣通道進(jìn)行加溫吹除，增壓通道加熱吹除加溫氣從膨脹機(jī)加溫管道進(jìn)入，氣體通過(guò)增壓通道從增壓機(jī)出口止回閥（提前將止回閥閥蓋拆除）處反向吹出。進(jìn)下塔空氣復(fù)熱氣體從分子篩后進(jìn)入，從空氣吹除總管及下塔吹除閥處吹出，同步復(fù)熱增壓通道，將堵塞在增壓通道內(nèi)水分清除干凈，此方案將大大縮減空分加熱及復(fù)產(chǎn)時(shí)間，但此方案以前從來(lái)沒有使用過(guò)，需對(duì)加熱及復(fù)產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行充分考慮，制定好防范措施，防止塔內(nèi)超壓，確?？辗衷O(shè)備安全及加溫吹除效果。

為了減少對(duì)煉鋼、煉鐵用戶用氣的影響，決定嘗試第二方案，期間開動(dòng)1#空分，氧氣缺口（15000 m3/h）臨時(shí)由液氧汽化進(jìn)行補(bǔ)充，充分利用1000 m3液氧貯槽（加熱前預(yù)先將液氧貯槽液位充至9 m以上，提前儲(chǔ)備600 t以上液體，加熱期間，每天不間斷補(bǔ)充液氧200 t），爭(zhēng)取在48 h內(nèi)恢復(fù)正常生產(chǎn)。

圖1 增壓機(jī)出口管道流程簡(jiǎn)圖

3 加熱吹除方案實(shí)施

3.1 加熱吹除準(zhǔn)備

（1）將氬系統(tǒng)殘留液體排放。將氬系統(tǒng)所有吹除閥作為上塔泄壓閥門使用。

（2）將空氣總管加熱閥(V1902)外側(cè)法蘭解開，在加熱管側(cè)用盲板封堵，將加熱閥作為吹出閥使用。

（3）開始加熱前關(guān)閉增壓機(jī)的入口閥門，打開逆止閥壓蓋將逆止閥的閥芯恢復(fù)好，壓蓋不裝，此處作為增壓通道加熱放散口使用。

（4）1000 m3液氧貯槽液氧液位充液至9 m以上。

3.2 加熱吹除

（1）在1#分子篩正常使用，2#分子篩開始冷吹時(shí)空分開始退氣量進(jìn)行停機(jī)操作，在正式加熱前空分停機(jī)，各種閥門操作完成，2#分子篩冷吹完成。在整個(gè)加溫吹除過(guò)程中分子篩不加熱，加熱氣量控制在10000 m3/h以內(nèi)，兩臺(tái)分子篩可以正常工作50 h以上，關(guān)閉分子篩FCV1201A、FCV1201B、FCV1201C閥門。加溫期間，2#空分噴淋系統(tǒng)投運(yùn)，啟動(dòng)冰機(jī)，保證進(jìn)分子篩空氣溫度低于15℃。

（2）停機(jī)前將下塔液面降至500 mm，將主冷液面降至1500 mm，確保停機(jī)后主冷不因液面過(guò)高溢流至主換熱器的底部。

（3）空分按正常程序停車，同時(shí)逐漸關(guān)閉下塔液氮回流閥V7。逐漸關(guān)閉空氣進(jìn)主換熱器總閥HV101及分子篩出口手動(dòng)蝶閥，兩個(gè)閥門配合調(diào)節(jié)將空氣控制在10000 m3/h以內(nèi)。將下塔液空打入上塔，剩余的排放掉。

（4）關(guān)閉主換熱器所有返流氣體的閥門：產(chǎn)品氧氣去用戶調(diào)節(jié)閥FCV102A、氧氣放空閥FCV102B、產(chǎn)品氮?dú)馊ニ渌{(diào)節(jié)閥FCV103、產(chǎn)品氮去用戶調(diào)節(jié)閥HV102、氮?dú)夥趴臻yV110，并現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，用手輪壓死，如有手輪不能完成的情況，調(diào)節(jié)閥門定位器使其能夠嚴(yán)密關(guān)閉。

（5）現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)聯(lián)通上下塔的所有閥門（液空節(jié)流閥LCV1，液氮節(jié)流閥HV2，液空進(jìn)粗氬冷凝器液位調(diào)節(jié)閥LCV702，液氮進(jìn)純氬冷凝器液位調(diào)節(jié)閥LCV704，液氮出純氬蒸發(fā)器調(diào)節(jié)閥HV701）處于關(guān)閉狀態(tài)，用手輪壓死，如有手輪不能完成的情況，調(diào)節(jié)閥門定位器使其能夠嚴(yán)密的關(guān)閉。

（6）液空蒸汽出粗氬冷凝器流量調(diào)節(jié)閥FCV701，粗氬冷凝器液空出口閥V702，氮?dú)獬黾儦謇淠鲏毫φ{(diào)節(jié)閥PCV704處于打開狀態(tài)，開度70%。

（7）污氮?dú)馊ニ渌毫φ{(diào)節(jié)閥PCV104投入自動(dòng)，設(shè)定25 kPa，防止上塔超壓。

（8）緩慢打開主換熱器空氣總管吹除閥V305，下塔吹出閥V305，空氣總管加熱閥(V1902)，對(duì)主換熱器進(jìn)行復(fù)熱，用HV101及分子篩出口手動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)氣量和上塔壓力，確保上塔壓力不超過(guò)50 kPa。

（9）利用1#空分的加溫氣給2#空分增壓通道送加熱空氣。啟動(dòng)膨脹機(jī)油泵，打開兩臺(tái)增壓機(jī)的出口閥V103A(V103B)50%，關(guān)閉兩臺(tái)膨脹機(jī)的出口閥V3A(V3B)，打開膨脹機(jī)的入口閥V2A(V2B)50%。膨脹空氣進(jìn)口閥V1處于全開狀態(tài)，出主換熱器增壓空氣旁通閥HV1全關(guān)。打開兩臺(tái)膨脹機(jī)的加熱閥V206(V207)，由膨脹機(jī)出口反向通入干燥的加熱空氣，由增壓機(jī)逆止閥壓蓋處放空，先不啟動(dòng)電爐，進(jìn)行吹除，待增壓通道恢復(fù)正溫后，電加熱器溫度初步設(shè)定為50℃，控制進(jìn)膨脹機(jī)溫度為30℃，并根據(jù)情況逐漸提高。

（10）由于空氣進(jìn)到下塔，主冷液面將有部分蒸發(fā)，上塔壓力升高，利用氬系統(tǒng)吹除閥進(jìn)行泄壓，上塔壓力控制在50 kPa左右，如上塔壓力過(guò)高，可降低入板式空氣壓力。

（11）通過(guò)對(duì)增壓通道HV1（出主換熱器增壓空氣旁通閥）、V1（膨脹空氣進(jìn)口閥）閥門的控制，控制加溫氣體分別從換熱器中部和底部通過(guò)，保證對(duì)增壓通道進(jìn)行充分加溫吹除。

（12）增壓通道加溫吹除是否合格以測(cè)量吹出的氣體露點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，露點(diǎn)達(dá)到-60℃以上為合格，加溫吹除結(jié)束。

3.3 空分開車復(fù)產(chǎn)

（1）空分開車使用2#膨脹機(jī)，將2#膨脹機(jī)加熱好備用。

（2）分子篩投入程序，啟動(dòng)膨脹機(jī)，冷卻主換熱器，返流氣體通過(guò)污氮?dú)夤艿浪椭练肿雍Y純化器，做加熱冷吹氣源。

（3）適當(dāng)打開空氣總管的加熱閥(V1902)及下塔的吹除閥（V305），冷卻下塔底部及空氣進(jìn)下塔的管道。如上塔壓力升高，由氬系統(tǒng)的吹除閥放散，不開返流閥門。

（4）當(dāng)膨脹機(jī)出口溫度降至-172℃時(shí)，逐漸打開下塔回流閥V7，下塔積累液體，上塔壓力開始轉(zhuǎn)為用返流控制氧、氮、污氮流量、壓力。

（5）當(dāng)下塔液面達(dá)到500 mm時(shí)，適當(dāng)打開液空節(jié)流閥LCV1，向上塔倒入液空，同時(shí)向主冷輸液氧，空分逐步調(diào)節(jié)純度。

（6）氧氣純度合格后，啟動(dòng)氧壓機(jī)給用戶供氧，空分恢復(fù)正常生產(chǎn)。

3.4 關(guān)鍵點(diǎn)控制及注意事項(xiàng)

（1）加溫過(guò)程中注意監(jiān)測(cè)增壓通道吹除氣體露點(diǎn)，隨時(shí)掌握加溫效果，露點(diǎn)檢測(cè)情況如下：

（2）在加溫過(guò)程中，因主冷不排液，隨時(shí)注意塔內(nèi)壓力、液位變化情況，防止塔內(nèi)超壓。在開始加熱時(shí)，下塔液位增加，分析原因?yàn)橄滤旱?jié)流閥有內(nèi)漏造成，通過(guò)液空節(jié)流閥LCV1將下塔液空導(dǎo)入上塔后，加溫正常進(jìn)行。

（3）在開始加溫增壓通道時(shí)，因通道內(nèi)溫度低，不啟用電爐，待通道中抽溫度為正溫時(shí)，開始投入電爐；復(fù)熱進(jìn)下塔空氣管道時(shí)，剛開始時(shí)不能開大吹除閥，防止因吹除氣體溫度過(guò)低凍壞冷箱，采取保護(hù)措施，防止冷箱及基礎(chǔ)凍壞，隨著溫度回升，逐漸開大吹除閥，使通道能夠快速?gòu)?fù)溫。

（4）加溫時(shí)，一定要確保氧、氮、污氮返流氣體通道閥門關(guān)嚴(yán)，防止正返流體換熱影響加溫效果。

（5）特別注意在加熱吹除過(guò)程中增壓通道的反吹氣體絕對(duì)不能中斷，防止進(jìn)入增壓通道內(nèi)的水分下移進(jìn)入換熱器下部（冷端）。

4 實(shí)施效果及預(yù)防措施

4.1 實(shí)施效果

此次帶水事故的處理，加溫吹除用了16 h，從停機(jī)至空分正常送氧共用了34 h，恢復(fù)生產(chǎn)后空分各部工況正常，沒有對(duì)用戶生產(chǎn)造成影響，圓滿達(dá)到了檢修效果。通過(guò)局部加溫方式處理增壓通道帶水事故為我單位第一次嘗試，與空分大加熱處理方案相比，既節(jié)省了大量檢修時(shí)間，又大大降低了檢修成本，同時(shí)為以后相關(guān)故障處理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4.2 預(yù)防增壓通道帶水措施

（1）空分停車后，立即關(guān)閉增壓機(jī)后總閥門，打開增壓機(jī)后冷卻器氣側(cè)排水閥觀察是否有水排出，防止在停車過(guò)程中水進(jìn)入主換熱器增壓通道。

（2）在增壓機(jī)冷卻器后增壓管道上加裝取樣點(diǎn)，在膨脹機(jī)開車前，對(duì)管道進(jìn)行充分加溫，并用便攜式露點(diǎn)儀檢測(cè)空氣露點(diǎn)，露點(diǎn)合格后方可啟動(dòng)膨脹機(jī)。

Immediate Treatment of a Water Entrainment Accident in the Pressurizing Air Channel of a 20000 m3/h Air Separation Unit

LIU Lantao
(The Gas Co.,Ltd.of Tangshan Iron and Steel Company,Tangshan,Hebei 063016,China)

A water entrainment accident in the pressurizing air channel of the 20000 m3/h air separation plant of Tangshan Steel and its immediate treatment are introduced.With failure of the main condenser to remove water the method of local heating was adopted to blow off the moisture in the pressurizing air channel,which resumed normal operation of the equipment.

pressurizing channel;water entrainment accident;expanding machine;blow off by heating;immediate treatment;preventive measure.

TB657.7

B

1006-6764(2014)06-0035-03

2014－02－27

劉蘭濤（1977－），男，2001年畢業(yè)于河北理工學(xué)院化工工藝專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)及設(shè)備管理工作。