馮艷興

(宜昌星興藍(lán)天科技有限公司，湖北宜昌 443000)

宜昌星興藍(lán)天科技有限公司40 000 m3/h(氧)空分裝置于2021年5月投入正常運(yùn)行，開(kāi)車后整體運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)能力。開(kāi)車以來(lái)，存在下塔向上塔供污液氮節(jié)流閥V2、V3過(guò)液不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致上塔阻力、下塔阻力、上塔頂污氮純度、下塔富氧液空純度均存在不同程度的波動(dòng)[1-2]；特別是污液氮節(jié)流閥V2閥門有較大振動(dòng)，連接管道也出現(xiàn)明顯振感，為長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行埋下隱患。為消除隱患，通過(guò)調(diào)整工藝思路和優(yōu)化工藝指標(biāo)，成功解決了這一問(wèn)題。

1 流程概況

本套空分裝置采用杭氧成套空分工藝及設(shè)備，采用氧、氮內(nèi)壓縮流程，設(shè)計(jì)產(chǎn)量分別為40 000 m3/h(氧)、38 000 m3/h(氮)，上下塔均采用填料塔，并配備增效塔。

液體從下塔至上塔分為3路流路。

第一路：下塔底部富氧液空(氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為38%)經(jīng)過(guò)過(guò)冷器后，一部分經(jīng)液空節(jié)流閥V1節(jié)流后進(jìn)上塔中部，另一部分進(jìn)入增效塔冷凝器作冷源。

第二路：下塔中部污液氮Ⅰ(氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為21%)經(jīng)過(guò)過(guò)冷器后,經(jīng)污液氮節(jié)流閥V2節(jié)流后進(jìn)上塔中上部。

第三路：上塔頂部污液氮Ⅱ(氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為6%)經(jīng)過(guò)過(guò)冷器后，經(jīng)污液氮節(jié)流閥V3節(jié)流后進(jìn)上塔頂部。

2 振動(dòng)現(xiàn)象

空分裝置冷開(kāi)車導(dǎo)氣后運(yùn)行均正常，但當(dāng)增加負(fù)荷后，污液氮節(jié)流閥V2、V3閥后充氣管路發(fā)生較大晃動(dòng)，帶動(dòng)冷箱欄桿爬梯振動(dòng)，其所屬管道振動(dòng)導(dǎo)致管道與支架之間產(chǎn)生摩擦。

分析生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)污液氮節(jié)流閥、液空節(jié)流閥閥前溫度，見(jiàn)表1。

表1 生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)節(jié)流閥前溫度統(tǒng)計(jì)表 ℃

由表1可知：V1、V2、V3閥前溫度以升高1～2 min為周期出現(xiàn)正弦波波動(dòng)，波動(dòng)幅度約為2 ℃，波動(dòng)嚴(yán)重偏高。

分析生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)上塔頂污氮?dú)庵醒踬|(zhì)量分?jǐn)?shù)、V1閥門開(kāi)度和上塔阻力，見(jiàn)表2。

由表2可知：3項(xiàng)指標(biāo)均有較大的波動(dòng)，特別是污氮?dú)庋踬|(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)較大，說(shuō)明下塔至上塔的液體流動(dòng)不穩(wěn)定。

表2 生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)工藝指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

3 振動(dòng)原因分析

通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，V1、V2、V3閥的液空、污液氮流動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)是造成閥門、管道振動(dòng)的原因[3-5]。

(1) V1、V2、V3閥調(diào)節(jié)不穩(wěn)定或者閥芯振動(dòng)造成閥門振動(dòng)。節(jié)流閥廠家到現(xiàn)場(chǎng)檢查后排除了閥門自身原因，且現(xiàn)階段均采用防振閥芯，可以排除閥門自身結(jié)構(gòu)原因。

(2) 主冷液氮回流量過(guò)大導(dǎo)致下塔液體含氮量大，但溫度較高的空氣通過(guò)充氣閥進(jìn)入管道后被迅速液化，造成閥門管道振動(dòng)。

(3) 充氣閥充氣量與本身液體量對(duì)應(yīng)關(guān)系不匹配，無(wú)法將液位送入上塔，或者充氣量太大，引起閥門、管道振動(dòng)。

4 處理方法及效果分析

4.1 處理方法一

關(guān)小閥后充氣閥。按照理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行充氣閥調(diào)整，通過(guò)減少充氣量來(lái)匹配節(jié)流閥的液體通過(guò)量。節(jié)流閥后充氣壓力對(duì)照見(jiàn)表3。

表3 節(jié)流閥后充氣壓力對(duì)照表

實(shí)際操作中，大幅度關(guān)小V2、V3閥后，充氣閥后閥門、管道振動(dòng)消失，但是下塔液位迅速上升，上塔污氮?dú)庋鹾繚M表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)10%)。后續(xù)，對(duì)充氣閥開(kāi)度與通過(guò)閥門的液體量?jī)蓚€(gè)變量，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索均未找到結(jié)合點(diǎn)，通過(guò)最小充氣量來(lái)控制振動(dòng)的方法效果不佳。

4.2 處理方法二

通過(guò)調(diào)節(jié)V2、V3閥門開(kāi)度，讓流動(dòng)更加平穩(wěn)。將V2開(kāi)度從65%向40%調(diào)整，以及將V3開(kāi)度從30%向80%調(diào)整，均未對(duì)閥門管道減小振動(dòng)產(chǎn)生明顯效果，說(shuō)明閥門振動(dòng)與閥門開(kāi)度關(guān)系不大。

4.3 處理方法三

開(kāi)大充氣閥，降低至上塔流路的液體充氣密度，并提高閥后流動(dòng)速度。2月18日15:00，將V2的閥后充氣閥開(kāi)滿，通過(guò)降低閥后混合密度來(lái)加快流經(jīng)V2閥的速度并提高流量，開(kāi)滿后V1閥門開(kāi)度由70%左右自動(dòng)關(guān)小到40%左右，但是閥門、管道振動(dòng)情況未好轉(zhuǎn)，富氧液空純度變化不明顯。持續(xù)運(yùn)行至21:00，下塔液位突然大幅度降低，V1閥門自動(dòng)關(guān)小，手動(dòng)將V2、V3大幅度關(guān)小，同步關(guān)小V2的充氣閥，V1閥逐步恢復(fù)正常，富氧液空純度由30%提高到38%～40%，現(xiàn)場(chǎng)閥門、管道振動(dòng)現(xiàn)象消失。

分析生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)V1、V2、V3閥前溫度(見(jiàn)表4)。

表4 生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)節(jié)流閥前溫度統(tǒng)計(jì)表 ℃

由表4可知：V1、V2、V3閥前溫度基本無(wú)波動(dòng)。在線分析比較生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)污氮?dú)饧兌龋琕1閥開(kāi)度和上塔阻力穩(wěn)定。分析生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)(見(jiàn)表5)。

表5 生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)工藝指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)過(guò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)恢復(fù)穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)閥門、管道振動(dòng)現(xiàn)象已經(jīng)消除，本次調(diào)整獲得成功。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次工藝操作調(diào)整,本套空分裝置運(yùn)行更加穩(wěn)定，并長(zhǎng)期保持在38 000～39 000 m3/h(氧)和35 000～36 000 m3/h(氮)的產(chǎn)能，效益明顯。同時(shí)通過(guò)閥門振動(dòng)的處理過(guò)程，加深了V1、V2、V3節(jié)流閥后充氣閥作用的理解，也加深了下塔至上塔的3個(gè)流路作用的認(rèn)識(shí)?？辗志s塔的工況調(diào)節(jié)是一個(gè)緩慢的過(guò)程，當(dāng)對(duì)某一個(gè)閥門進(jìn)行微小的調(diào)整后，需要一段時(shí)間來(lái)觀察效果。