王延召

(河南安鋼氣體制造公司 制氧車間，河南 安陽 455000)

1 現(xiàn) 象

KDN12000-100Y型制氮機(jī)組采用雙塔設(shè)置，帶工藝液氮泵，提取效率高。設(shè)計氮?dú)猱a(chǎn)量12 000 Nm3/h,并且能以設(shè)計氮?dú)猱a(chǎn)量的50%～105%變負(fù)荷工況范圍內(nèi)運(yùn)行，滿足產(chǎn)品最大及最小量要求。2016年6月投產(chǎn)以來，各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)。按照計劃，2018年7月9日～7月17日對制氮機(jī)組中修，7月18日8∶30開始開車，到7月20日下午18∶30,制氮工況正常。正常之后卻出現(xiàn)了幾次精餾二塔壓力、阻力、液位大幅波動的現(xiàn)象，有幾次還導(dǎo)致了氮?dú)饧兌炔缓细?，只好用氮?dú)夂髠湎到y(tǒng)供氣。

7月20日，20∶30，在分子篩冷吹還有20 min時，精餾II塔的阻力突然從3.0 kPa下降到2.0 kPa，同時精餾II塔下塔壓力和主冷壓力也同時上升。主冷壓力從20 kPa最高升到80 kPa，下塔壓力從0.24 MPa最高升到0.3 MPa。之后II塔的液位及精餾I塔的壓力、進(jìn)塔空氣量也開始波動，大概10 min后工況又恢復(fù)正常，氮?dú)饧兌葲]有受影響。之后的幾天，每天都有兩三次的波動，現(xiàn)象幾乎與第一次一模一樣。

圖1是27日發(fā)生時的曲線，A線(黑)是精餾II塔的阻力，C線(紅)是精餾II塔壓力，E線(綠)是精餾II塔主冷壓力，D線(藍(lán))是II塔塔釜液位，B線(黃)是精餾I塔主冷壓力。

2 原因分析及處理

1. 空氣量波動以及氮?dú)猱a(chǎn)量的波動造成工況的波動。以前也出現(xiàn)過用戶氮?dú)猱a(chǎn)量大幅波動造成整個空分工況的不穩(wěn)定。本次檢修時把氮?dú)猱a(chǎn)量設(shè)置成自動控制，查看曲線，只有500 m3/h的變化，同時看空氣量在工況波動時空氣量的變化也是穩(wěn)定的，空氣量的變化是在工況波動后引起的，排除了這個原因。但是，查曲線發(fā)現(xiàn)分子篩在均壓時空氣量有5000 m3/h幅度的波動。由于檢修時，電腦停機(jī)清灰，造成分子篩程序恢復(fù)到原始值，均壓閥門開的設(shè)置時間只有10 min，6 min的時間均壓就完成了，最后通過逐漸實(shí)驗(yàn)，我們逐漸把均壓閥開的時間設(shè)定到50 min，正好在均壓時間內(nèi)完成均壓，消除了切換時空氣量大幅波動的隱患。同時為了保證運(yùn)行時空氣量的穩(wěn)定，通過查閱復(fù)盛空壓機(jī)說明書，決定將空壓機(jī)的控制模式由進(jìn)氣節(jié)流模式更改為基本控制模式，通過保證空壓機(jī)機(jī)后壓力的穩(wěn)定來保證空氣量的穩(wěn)定，進(jìn)而保證工況的穩(wěn)定，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，空氣量的波動較以前有了明顯的改善。

圖1 精餾塔趨勢圖

2. 由于用戶用氮量在9000 m3/h左右，因此，制氮機(jī)組一直沒有滿負(fù)荷生產(chǎn)，這次檢修后，根據(jù)廠部的要求，實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)最大氮?dú)饬俊?月25日，從8:00開始手動開放空閥，到8:50氮?dú)馓岬?2 000 m3/h。純度一直在2×10-6以下。12:15，精餾Ⅱ塔的阻力快速下降，壓力上升，精餾Ⅱ塔的主冷壓力也同時上升，之后主冷液位也上漲，氮?dú)饧兌群芸斐瑯?biāo)。為什么前幾次波動氮?dú)鉀]有超標(biāo)，而這次超標(biāo)呢？分析可能是當(dāng)時由于放空閥在手動狀態(tài)，氮?dú)庾罡叱榈?3000，影響了純度。同時調(diào)整工況時，一部分富氧氣沒有經(jīng)過精餾II塔直接通過水冷塔放空了。造成氮?dú)馓崛×坎粔颍垢蓴_能力差。我們調(diào)整盡量增加去精餾Ⅱ塔的富氧氣，開大去精餾I塔的回流閥，減少液氮的生產(chǎn)量，使液氮多回精餾Ⅰ塔，提高氮?dú)饧兌群偷獨(dú)饬?。對于精餾II塔波動，我們懷疑是開車時，不凝氣排放閥只開了半圈，開的太小造成不凝氣聚集，因此決定將不凝氣排放閥開大到兩圈，可到了晚上又發(fā)生了波動，波動原因還是沒有真正找到。

3. 7月27日統(tǒng)計了從7月20日精餾Ⅱ塔投運(yùn)后發(fā)生16次精餾II塔波動，這幾次波動發(fā)生在分子篩各個階段的都有，排除了和分子篩切換有關(guān)。通過對比曲線，波動時Ⅱ塔阻力都是在從3.0 kPa以上往下降到3.0 kPa左右這個點(diǎn)上，阻力在3.5 kPa以上時，沒發(fā)生波動，在查找出原因前要求操作工控制精餾II塔阻力在3.5 kPa以上，盡可能保證工況的穩(wěn)定。以免影響氮?dú)饧兌取?/p>

4. 7月27日，17:00廠部組織各專業(yè)討論精餾塔阻力波動的原因。分析了兩種可能原因：1)冷凝器氣側(cè)原因-阻力下降-不凝氣積聚。2)冷凝器液側(cè)原因-壓力升高-節(jié)流閥帶氣或V609調(diào)壓閥卡滯。針對第一個原因，由于用戶廠區(qū)生產(chǎn)有氫氣，是不是吸到空分里面了？現(xiàn)場將不凝氣排放閥開到最大。針對第二個原因的閥門帶氣，通過查曲線，發(fā)現(xiàn)塔釜設(shè)定值在350 mm，空分波動時液位正常，并且波動后液位降低到250 mm也沒有發(fā)生精餾II塔主冷壓力上升現(xiàn)象，我們也現(xiàn)場檢查液位變送器，沒有發(fā)現(xiàn)漏氣。同時將精餾II塔液位設(shè)高到520 mm，閥門開度，工況沒有異常。對于閥門問題，7月28日，現(xiàn)場手動把V609關(guān)到80%，就地沒反應(yīng)，關(guān)到50%沒反應(yīng)。全開后，再關(guān)到30%，沒反應(yīng)。全開后，再全關(guān)，就地動作。查看曲線，在閥門全關(guān)時，精餾II塔阻力有下降的趨勢，確定是V609故障造成蒸發(fā)側(cè)壓力明顯升高使精餾II塔不換熱，阻力下降的情況，進(jìn)而整個精餾II塔工況的波動。通過討論，將精餾II塔主冷壓力設(shè)定值設(shè)低到2 kPa，使V609閥保持全開狀態(tài)，保證整個工況的穩(wěn)定。

5. 7月30日，儀表工脫開執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接件后檢查判斷為閥門定位器連接及設(shè)定故障，對定位器反饋桿及內(nèi)部設(shè)置重新設(shè)置，并調(diào)校后閥門動作平穩(wěn)，控制正常，連接閥體后投入正常使用。V609閥設(shè)定值恢復(fù)正常投入自動，整個工況運(yùn)行至今，沒有再發(fā)生波動。徹底消除了故障。

3 小 結(jié)

本次工況波動處理用時較長，造成了幾次純度破壞，因及時切換到后備系統(tǒng)，雖然沒有對用戶造成影響，但也給我們的工作造成了一些被動。通過這次事故處理我們吸取的教訓(xùn)就是由于空分精餾是一個系統(tǒng)工程，任何地方的改變都有可能造成工況的改變，我們最開始分析問題時，只是什么地方有問題只分析什么地方，沒有真正的把整個系統(tǒng)考慮進(jìn)去，漏掉了真正的原因。