李偉斌，范玉滿，盧子學(xué)

(1.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)，河北 石家莊 學(xué)府路47號(hào)　050061；2.西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司 工程技術(shù)分公司，西安 雁塔 灃惠南路8號(hào) 陜鼓北門　710075)

石家莊陜鼓氣體有限公司1#40 000 Nm3/h空分設(shè)備，由西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱：陜鼓)成套供應(yīng)，配套陜鼓生產(chǎn)的EIK125- 4型空壓機(jī)和 EBZ45-7型增壓機(jī)、杭州汽輪機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的HNKS50/71/0型汽輪機(jī)、美國(guó)ACD的T-6000型膨脹機(jī)，2016年8月份，出現(xiàn)進(jìn)口膨脹機(jī)空氣流量逐漸減少、增壓端出口與膨脹端進(jìn)口壓差增大的情況，嚴(yán)重影響裝置的正常生產(chǎn)。

1　故障現(xiàn)象

1#空分進(jìn)口膨脹機(jī)從2016年8月1日開始，增壓端出口與膨脹端進(jìn)口壓差不斷擴(kuò)大，膨脹量逐漸減少，到8月7日13:00發(fā)現(xiàn)進(jìn)口膨脹機(jī)增壓端出口與膨脹端進(jìn)口壓差增大至0.7 MPa，膨脹空氣量比8月1日前減少15 000 Nm3/h，嚴(yán)重影響1#空分裝置正常生產(chǎn)，膨脹機(jī)機(jī)前溫度降到-120℃，高板跑冷嚴(yán)重，不能滿足用戶生產(chǎn)用氧、用氮量的需求。

鑒于此情況，將進(jìn)口膨脹機(jī)倒為國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)運(yùn)行，對(duì)進(jìn)口膨脹機(jī)進(jìn)行加溫。國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行情況和進(jìn)口膨脹機(jī)一樣。對(duì)進(jìn)口膨脹機(jī)進(jìn)行加溫后又倒為進(jìn)口膨脹機(jī)運(yùn)行，情況并未出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，之后進(jìn)行多次進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)膨脹切換運(yùn)行，情況沒有好轉(zhuǎn)也未出現(xiàn)繼續(xù)惡化，裝置只能維持低負(fù)荷運(yùn)行。

由于正值用戶產(chǎn)品市場(chǎng)關(guān)鍵時(shí)刻，不允許停車檢修，為了保證供用戶產(chǎn)品質(zhì)量和裝置的安全，經(jīng)與用戶協(xié)商，降低空分裝置負(fù)荷，將氧氣、氮?dú)猱a(chǎn)量維持在正常生產(chǎn)工況的70%，加大對(duì)膨脹機(jī)差壓的監(jiān)控，保證裝置安全運(yùn)行。

2　故障原因及處理措施

通過生產(chǎn)技術(shù)人員討論和研究，得出膨脹機(jī)差壓大的原因是，高壓板式換熱器膨脹空氣通道發(fā)生一次性冰堵，并且找出了水的來源。

2.1　膨脹機(jī)差壓大的原因分析

現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)檢測(cè)P1和P2處加裝就地壓力表(見圖1)，檢測(cè)實(shí)際壓力與DCS顯示壓力對(duì)比，壓力指示一致，未發(fā)現(xiàn)有較大差別。

在P3、P4、P5分別加裝就地壓力表，進(jìn)行分析，P1與P3之間無壓差，P1與P4之間也無明顯壓差，可見在增壓端后空氣進(jìn)冷箱前是無明顯阻力的；P5與P2之間未發(fā)現(xiàn)較大壓差，可見膨脹端過濾器也無較大阻力；由此可見0.7 MPa壓差集中在P4與P5之間的高壓板式換熱器內(nèi)。

圖1　進(jìn)口膨脹機(jī)Fig.1　Imported expander

2.2　造成阻力加大的介質(zhì)分析

阻力源位置確定為高壓板式換熱器后，進(jìn)行了阻力產(chǎn)生介質(zhì)的分析。由于整個(gè)膨脹機(jī)及高板是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，能夠進(jìn)入系統(tǒng)的介質(zhì)主要有：水、二氧化碳、分子篩粉末、機(jī)械雜質(zhì)。

首先我們對(duì)二氧化碳進(jìn)行分析：從分子篩再生情況來看，冷吹峰值均在125℃以上，且純化后二氧化碳在線分析無明顯升高；進(jìn)下塔的其它通道，低壓板式和高壓空氣均未發(fā)現(xiàn)阻力增大、換熱效果變差的情況；由此可見二氧化碳的可能性可以排除。

對(duì)分子篩粉末進(jìn)行分析：在增壓端冷卻器后吹除閥處用浸濕的白布對(duì)氣流進(jìn)行阻留檢測(cè)，白布僅有一些黑色的污點(diǎn)，未發(fā)現(xiàn)有分子篩粉末出現(xiàn)；對(duì)下塔液空排液檢測(cè)，液空蒸發(fā)干后也未發(fā)現(xiàn)有分子篩粉末；由此可見分子篩粉末的可能性可以排除。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門進(jìn)行檢查：流路上各手動(dòng)閥、氣動(dòng)閥門均正常；止逆閥阻力也不明顯，在倒膨脹機(jī)的過程中檢查了止逆閥的情況，均有止逆作用可見閥板正常不脫落；閥門問題也可以排除。

造成阻力增大的介質(zhì)通過排除法，認(rèn)為水可能性大，并且冰堵只存在膨脹空氣通道。

2.3　高板膨脹空氣通道水分來源的判斷

分子篩后空分系統(tǒng)空氣側(cè)可能進(jìn)水的地方只有增壓機(jī)換熱器和膨脹機(jī)增壓端后冷卻器兩處，我們對(duì)膨脹機(jī)增壓端前、膨脹機(jī)增壓端冷卻器后、純化系統(tǒng)后及增壓機(jī)冷卻器后空氣不間斷地進(jìn)行了露點(diǎn)分析，露點(diǎn)均合格在-60～70℃，并且對(duì)進(jìn)口膨脹機(jī)增壓端后冷卻器氣側(cè)拆檢，冷卻器氣側(cè)底部低于列管口，列管管口為漲焊結(jié)構(gòu)，未發(fā)現(xiàn)有漏水痕跡，在水側(cè)額定水壓下，氣側(cè)敞口靜置2 h，未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象，說明換熱器不存在漏的地方，水分來源不在我們空分系統(tǒng)內(nèi)。

根據(jù)流程，增壓機(jī)二段中抽空氣除了去膨脹機(jī)，還有一路(Φ25管)去用戶甲烷轉(zhuǎn)化工段，并且該管路上只有手動(dòng)閥沒有止回閥，最后將目標(biāo)鎖定在這一管路上。通過調(diào)取該管路出空分界區(qū)后進(jìn)用戶的第一個(gè)設(shè)備(該設(shè)備為儲(chǔ)水罐)的壓力曲線圖，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備壓力在7月31日空分設(shè)備臨時(shí)停車啟動(dòng)時(shí)，壓力高于增壓機(jī)二段中抽去膨脹機(jī)的空氣壓力，而該管路又沒有止回閥，水分由此進(jìn)入膨脹機(jī)流路，造成一次性進(jìn)水。

3　事故處理方法和過程

2017年2月1日，因用戶原因系統(tǒng)停車，利用這次機(jī)會(huì)對(duì)空分裝置進(jìn)行了大加溫。

在對(duì)膨脹機(jī)流路加溫吹除時(shí)制定了兩套方案，一套方案是空分裝置正常大加溫方式，用增壓機(jī)二段中抽膨脹空氣正流程加溫吹除高板膨脹空氣通道；如果這種加溫吹除效果不好，加溫結(jié)束膨脹機(jī)啟動(dòng)后差壓仍然存在，馬上啟用第二加溫吹除方式，即通過增加臨時(shí)管線，將高壓節(jié)流閥前吹除導(dǎo)淋與膨脹機(jī)吹除導(dǎo)淋連接起來，把增壓機(jī)末級(jí)高壓空氣通到膨脹機(jī)通道，對(duì)高板膨脹空氣通道進(jìn)行返流程加溫吹除。

在用第一種方式加溫吹除高板膨脹空氣通道時(shí)，在膨脹機(jī)吹除導(dǎo)淋處連續(xù)測(cè)量露點(diǎn)情況，發(fā)現(xiàn)：高板膨脹空氣通道吹除8 h后，露點(diǎn)仍然不合格，一直在-20℃左右，吹除13 h后露點(diǎn)合格。

2月6日，空分裝置用第一種方案加溫結(jié)束，并對(duì)去用戶甲烷轉(zhuǎn)化的管道進(jìn)行改造，在管道上增加了止回閥，啟動(dòng)進(jìn)口膨脹機(jī)后運(yùn)行情況正常，倒為國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)時(shí)運(yùn)行也正常，表明加溫成功，冰堵已徹底清除。

4　結(jié)束語

通過對(duì)膨脹機(jī)差壓增大流量減小情況的分析和處理，消除了高板膨脹空氣通道的冰堵，使1#空分裝置恢復(fù)了正常生產(chǎn)，但此次事故造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)幾百萬元。因此，我們空分裝置在啟動(dòng)時(shí)，一定要做好空氣含水分析，絕不可以在露點(diǎn)不合格的情況下啟動(dòng)膨脹機(jī)，另外，要在裝置正常運(yùn)行情況下監(jiān)測(cè)好各換熱器的運(yùn)行情況，防止換熱器內(nèi)漏，使水分進(jìn)入空氣通道，此外，還要在流程設(shè)計(jì)上，進(jìn)行不斷的優(yōu)化改造，避免此類事故再次發(fā)生。