王新剛(內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣公司空分分廠， 內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

48000m3/h空分裝置減負(fù)荷操作探討

王新剛(內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣公司空分分廠， 內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

為降低48000m3/h空分設(shè)裝置的氧氣放散率,大唐克旗公司實(shí)施了空分裝置的手動(dòng)減負(fù)荷生產(chǎn)，本文介紹了手動(dòng)快速減負(fù)荷操作的理論依據(jù)、操作過(guò)程及應(yīng)注意的事項(xiàng)。

空分裝置;手動(dòng)減負(fù)荷;注意事項(xiàng)

1 前言

大唐克旗煤制氣公司空分裝置選用杭州杭氧KDON48000/80000成套空氣分離設(shè)備，空分裝置分三期滾動(dòng)建設(shè)完成，每期二套?，F(xiàn)將成四套投產(chǎn)兩套，裝置采用分子篩凈化空氣、空氣增壓、液氧內(nèi)壓縮流程，中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)制冷，精餾塔采用規(guī)整填料上塔、篩板式下塔、增效氬塔提氬工藝?？諌簷C(jī)組選用德國(guó)曼透平設(shè)備，機(jī)組為一拖二結(jié)構(gòu)形式，由一臺(tái)蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)空壓機(jī)和一臺(tái)增壓機(jī)。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，后續(xù)工藝氣用氧量減少時(shí)氧氣大量放散，使氧氣放散率過(guò)高，造成大量浪費(fèi)，對(duì)于這一情況，我們通常通常采用的方法是，根據(jù)后續(xù)工藝氣化用氧總量變化，實(shí)施變手動(dòng)減負(fù)荷調(diào)節(jié)。通過(guò)這種方法的實(shí)施，使氣化配套的空分裝置的氧氣放散率得到了較大的下降并接近于零。我公司空分裝置在設(shè)計(jì)生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍75%～105% 之間，在此范圍內(nèi)的工況可任意選擇。

2 手動(dòng)快速變工況的理論依據(jù)

手動(dòng)快速變工況需要嚴(yán)格遵守物料平衡和冷量平衡的定律，更需在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撜撟C前提下得以實(shí)現(xiàn)。我公司48000m3/h空分裝置在設(shè)計(jì)中就對(duì)空分裝置各部位流體參數(shù)、精餾塔粗壓塔物料組分和冷量分配經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，并計(jì)算出具體操作參數(shù)，為實(shí)際操作提供參考。在實(shí)際生產(chǎn)操作中，操作參數(shù)應(yīng)在設(shè)計(jì)參數(shù)范圍內(nèi)，氧氣氮?dú)饧兌炔拍鼙ＷC，空分整體工況才能穩(wěn)定。

現(xiàn)在以48000m3/h(A)工況減負(fù)荷至 36000m3/h(B)工況為例進(jìn)行探討。48000m3/h空分裝置精餾塔采用全浸式式雙層主冷和輔冷技術(shù)，在變工況的過(guò)程中，一定要保證上塔、下塔工況的穩(wěn)定。根據(jù)精餾原理，手動(dòng)快速減負(fù)荷工況的調(diào)整要保證上塔塔精餾段和提餾段的精餾工況不被破壞，而精餾工況正常的標(biāo)志上塔、下塔的回流比(也就是上塔下塔阻力)不能比正常工況的設(shè)計(jì)值小的比較多。

3 手動(dòng)快速減負(fù)荷的實(shí)施過(guò)程及注意事項(xiàng)

我們通過(guò)不斷探索、實(shí)踐和總結(jié)，已形成了一整套完整的手動(dòng)快速變工況操作方法，且比空分裝置原設(shè)計(jì)的變工況范圍要大，裝置生產(chǎn)負(fù)荷實(shí)際調(diào)整范圍在70%～110%。在后續(xù)工藝氣化用氧量由480003/h將至360003/h以下，氧氣流量控制放空閥將有較大開(kāi)度，在這種情況下，我們手動(dòng)減負(fù)荷由 A工況轉(zhuǎn)變?yōu)?B 工況，一方面減少了氧氣放散量， 另一方面，增加了液氧的產(chǎn)量，滿足外銷，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。下面就以 A 工況轉(zhuǎn)變至 B 工況為實(shí)例，介紹手動(dòng)減負(fù)荷操作過(guò)程及注意事項(xiàng)。

(1)液氧泵操作：逐漸關(guān)小氧氣流量控制閥(放空閥)，以每5分鐘降低300m3/h速率。此過(guò)程中要緩慢降低氧泵頻率，維持氧泵出口壓力(4.8MP)穩(wěn)定。此過(guò)程需要主要注意氧泵密封氣與參考?xì)鈮翰钭兓?，參考?xì)馀c泄氣壓差變化，以免影響氧泵軸承密封氣端溫度。

(2)高壓板式換熱器操作：高壓板翅式換熱器返流高壓液氧減少后，根據(jù)高壓空氣出高壓板翅式換熱器溫度 TI15 的變化情況，逐漸關(guān)小高壓液空節(jié)流閥的開(kāi)度，使TI15 維持在設(shè)計(jì)值(-154℃左右)，這樣就能使正流高壓空氣與返流高壓氧氣的相對(duì)比例維持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

(3)精餾塔操作：為了降低進(jìn)塔空氣量應(yīng)逐漸關(guān)小液氮回流閥V11A/B開(kāi)度。由于過(guò)冷換熱器返流冷源氮?dú)?、污氮?dú)鉁p少后，根據(jù)液氮出過(guò)冷器溫度 的變化情況逐漸關(guān)小液氮去上塔節(jié)流閥V3開(kāi)度，根據(jù)污液氮出過(guò)冷器溫度以及液空含氧量變化調(diào)節(jié)污液氮去上塔節(jié)流閥V2開(kāi)度。此過(guò)程一定緩慢并與氧量降低頻率同步，并注意上塔，下塔阻力變化情況(在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi))。

(4)粗壓塔操作：由于減負(fù)荷操作，富壓夜空量將較少，此時(shí)我們需要關(guān)小去粗壓冷凝器液空閥門開(kāi)度，以及關(guān)小粗氬氣取出閥開(kāi)度，以維持氬塔液位及阻力穩(wěn)定。

(5)膨脹機(jī)操作：在進(jìn)行減負(fù)荷操作后，主冷液位將會(huì)上升，，需要逐漸減小膨脹機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，從而減小主冷凝蒸發(fā)器液位上升速度。降低膨脹機(jī)運(yùn)行負(fù)荷后，由于來(lái)自膨脹機(jī)增壓端空氣流量減小，會(huì)造成膨脹機(jī)機(jī)前溫度降低，這時(shí)就需要密切注意高壓板翅式換熱器熱端溫差及出高壓板翅式換熱器正流高壓空氣進(jìn)入下塔的溫度。我們需要適當(dāng)減小高壓板翅式換熱器返流污氮?dú)饬髁?，是膨脹端入口溫度和高壓板翅式換熱器進(jìn)入下塔的正流低壓空氣的溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范圍，就能有效避免膨脹機(jī)入口溫度下降的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高壓板翅式換熱器與低壓板翅式換熱器的冷量平衡分配。

(6)低壓板式換熱器操作：由于進(jìn)塔低壓空氣總量在逐漸減少，我們應(yīng)該逐漸減少反流氣體氮?dú)狻⑽鄣獨(dú)?、壓力氮?dú)馊〕鰜?lái)量，以保證低壓板式換熱器換熱良好溫差在2℃以內(nèi)。此過(guò)程應(yīng)與氧量降低頻率同步。氮?dú)?、氮?dú)?、污氮?dú)?、壓力氮?dú)鉁p少比例應(yīng)一至。

4 結(jié)束語(yǔ)

手動(dòng)快速變工況的操作要做到快速、平穩(wěn)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，減負(fù)荷操作要做到對(duì)氧氣氮?dú)猱a(chǎn)品的純度無(wú)影響、對(duì)主塔氬塔工況無(wú)影響，這才是手動(dòng)快速減負(fù)荷重中之重。48000m3/h空分裝置手動(dòng)快速減負(fù)荷的實(shí)施，對(duì)降低空分裝置的氧氣放散率、降低裝置能耗、提高空分裝置的綜合經(jīng)濟(jì)效益有重大作用。

王新剛(1987- )，男，本科，助理工程師，主要從事大型空分生產(chǎn)工作。