劉志茹
(安陽(yáng)鋼鐵公司制氧廠,河南安陽(yáng) 455004)
2018 年初,安鋼制氧廠2#14 000 m3/h 機(jī)組開(kāi)始系統(tǒng)檢修,至3 月28 日系統(tǒng)檢修結(jié)束并具備啟動(dòng)條件,3月29日9:35啟動(dòng)空壓機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)熱開(kāi)車(chē)操作,至當(dāng)日18:20 相繼啟動(dòng)兩臺(tái)膨脹機(jī)開(kāi)始進(jìn)入冷卻階段,經(jīng)過(guò)積液階段后,通過(guò)反充液氧進(jìn)行調(diào)純,主塔建立精餾工況,至4 月2 日7:30 主塔工況穩(wěn)定后,開(kāi)始投運(yùn)制氬系統(tǒng),在投運(yùn)氬系統(tǒng)過(guò)程中,氧氣純度已經(jīng)達(dá)到99.6%,但餾分量一直抽不出來(lái)。投氬過(guò)程的具體情況介紹如下:
4 月2 日10:40 粗氬冷凝器投入,打開(kāi)液空液位控制閥后,液空液位最高上漲到2 454 mm,當(dāng)時(shí)粗氬Ⅱ塔塔釜液位699 mm,塔釜液位上漲緩慢,餾分量偶爾顯示2 000 m3/h,但不能保持連續(xù)的流量,粗氬Ⅱ塔阻力也一直在1.7 kPa左右,未見(jiàn)上升。餾分量一直無(wú)法抽出,經(jīng)過(guò)操作人員分析可能的原因有:
(1)氬餾分含氮高,在粗氬冷凝器內(nèi)無(wú)法換熱。
(2)液空純度高,粗氬冷凝器液空側(cè)溫度高,冷凝器無(wú)法換熱。
(3)液空恒流閥堵塞或開(kāi)度小,循環(huán)量小。
(4)液空側(cè)壓力高,平均溫度高。
(5)液空液位高,液空平均溫度高。
(6)液氬回流管或回流閥V702堵塞,回流不暢,換熱面積不足。
針對(duì)以上幾種可能的情況,采取了相應(yīng)的措施:
(1)全開(kāi)粗氬放空閥V756,此時(shí)粗氬放空量顯示為860 m3/h,餾分純度AI701 顯示98%O2,氧純度99.9%,污氮純度6%左右,氬餾分含氧較高,保持一段時(shí)間后氬餾分量沒(méi)有反應(yīng)。
(2)調(diào)整液空純度在37%~38%,調(diào)整結(jié)束后確認(rèn)液空純度穩(wěn)定無(wú)大幅波動(dòng),保持一段時(shí)間仍未見(jiàn)效果。
(3)液空恒流閥全開(kāi)全關(guān)兩次,然后開(kāi)度由原來(lái)的6 圈開(kāi)大到12 圈,液空回流溫度TIA703 顯示-180.4℃,變化不大,說(shuō)明液空恒流閥未發(fā)生堵塞。
(4)通過(guò)上塔壓力、上塔阻力,核算粗氬冷凝器液空側(cè)壓力正常,就地檢查開(kāi)關(guān)液空蒸汽回上塔閥FV701,開(kāi)關(guān)正常,排除了液空側(cè)壓力高的原因。
(5)調(diào)整粗氬冷凝器液空液位,并通過(guò)液空調(diào)節(jié)閥控制液空液位多次在2 000 mm 和1 200 mm 之間調(diào)整,使液空液位多次經(jīng)過(guò)換熱液位上下限值,氬餾分量未見(jiàn)變化,排除此項(xiàng)原因。
(6)現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)液氬回流閥V702 在全開(kāi)位置,并外部敲擊,振動(dòng)該閥門(mén)。15:30 再次關(guān)閉液空閥LV702,粗氬冷凝器液空液位由1 683 mm 緩慢下降,當(dāng)液空液位下降到1 430 mm 時(shí),氬餾分量顯示10 000 m3/h,粗氬塔阻力4 kPa。粗氬2 塔塔釜液位快速上漲300 mm。
此時(shí),判斷出粗氬Ⅱ塔冷凝器有大量回流液流下,冷凝器開(kāi)始換熱,于是15:40 再次逐漸開(kāi)大LV702 閥至35%,此時(shí)餾分量開(kāi)始顯示并逐漸增大至11 216 m3/h 左右,隨著后期的不斷調(diào)整,餾分量最高達(dá)到13 999 m3/h。2018 年4 月3 日,因1#分子篩人孔漏氣嚴(yán)重,上午9:16 分2#制氧機(jī)組系統(tǒng)正常停車(chē),空壓機(jī)系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)保持運(yùn)行,分子篩暫停、卸壓,開(kāi)始處理分子篩人孔漏氣。
4 月3 日分子篩人孔處理完成,進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)車(chē),至下午14:10,開(kāi)始投運(yùn)制氬系統(tǒng),液空液位控制閥LV702 閥逐漸開(kāi)大,粗氬冷凝器液空液位LIC702 逐漸上漲,最高上漲至1 888 mm,此時(shí)餾分量偶爾顯示3 000~4 000 m3/h,塔釜液位LIC701 保持在1 928 mm 左右且上漲緩慢。根據(jù)這一現(xiàn)象,分析認(rèn)為可能為粗氬Ⅱ塔內(nèi)氣體含氮量較多,粗氬冷凝器不能正常工作,于是全開(kāi)V756 粗氬放空閥,同時(shí)懷疑液空恒流閥V701可能存在堵塞,全關(guān)全開(kāi)反復(fù)操作液空恒流V701 閥,以達(dá)到疏通閥門(mén)的目的。4 月3 日21:40 和4 月4 日3:16 分兩次將液空液位降低至800 mm,然后再次重新投運(yùn)制氬系統(tǒng),氬餾分量仍無(wú)法抽出。
4 月4 日廠部組織進(jìn)行分析,并采取了以下措施:
(1)液空恒流閥可能仍存在堵塞,需要反復(fù)開(kāi)關(guān)幾次后,將該閥全開(kāi)。
(2)現(xiàn)場(chǎng)再次檢查確認(rèn)液氬回流閥V702靈活且位置準(zhǔn)確。
(3)確認(rèn)冷凝器是否工作,對(duì)粗氬塔內(nèi)部氣體及粗氬冷凝器液空含氧進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表1。
根據(jù)分析結(jié)果,可以直接判斷出粗氬冷凝器未在工作狀態(tài),所有純度都與制氬系統(tǒng)投運(yùn)前狀態(tài)一致,可以初步判定液氬回流閥仍存在堵塞,同時(shí),在操作氬系統(tǒng)吹除閥V756 過(guò)程中,崗位人員發(fā)現(xiàn)V756閥處有液體出現(xiàn),并且在氬計(jì)量罐吹除閥處也出現(xiàn)液體排出,此時(shí)基本確認(rèn)V702閥或回流管道存在堵塞。
表1 粗氬塔內(nèi)部氣體及粗氬冷凝器液空含氧分析結(jié)果
4月4日下午,利用充裝軟管連接粗氬氣放空口與分子篩后加溫氣閥,使用分子篩后空氣對(duì)粗氬冷凝器進(jìn)行吹掃,在餾分量FIC702、粗氬塔阻力PDI702 負(fù)管上連接壓力表,對(duì)粗氬冷凝器進(jìn)行多次充氣、放氣操作,充放氣過(guò)程中,兩個(gè)壓力表顯示壓力最高升到80 kPa,此時(shí)上塔壓力顯示50 kPa,說(shuō)明塔釜液位可能已經(jīng)淹沒(méi)氬餾分進(jìn)氣口,我們又將塔釜液位降低至1 300 mm,此時(shí)壓力表顯示壓力與上塔壓力一致,再次提高粗氬冷凝器液空液位,氬餾分量仍不正常,說(shuō)明雖然氣體能夠通過(guò)V702,但是流通面積較小,粗氬Ⅱ塔回流液仍無(wú)法正?;亓髦炼⑴c精餾,經(jīng)過(guò)查看4 月3 日停車(chē)曲線,發(fā)現(xiàn)粗氬Ⅱ塔存在壓力降低至0 kPa,且保持這種狀態(tài)達(dá)到一個(gè)小時(shí),認(rèn)為液氬回流閥或管道可能存在冰堵,從而無(wú)法正常投運(yùn)制氬系統(tǒng);4 月4 日9:45 經(jīng)過(guò)討論確定進(jìn)行系統(tǒng)排液加溫。
系統(tǒng)排液加溫結(jié)束后,重新進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)車(chē),至4月10 日上午10:14 再次投運(yùn)氬系統(tǒng),因急于查看加溫效果,氧純度達(dá)到98%時(shí)開(kāi)始投運(yùn)氬系統(tǒng),為防止液體淹沒(méi)氬餾分進(jìn)氣口,操作過(guò)程中保持塔釜液位1 000 mm 左右,逐漸將LV702 閥開(kāi)大至8.5%,液空液位LIC702 最高漲至923 mm,此時(shí)餾分量無(wú)明顯變化。中午12:00 發(fā)現(xiàn)粗氬放空口處有液體排出。14:26,塔釜液位LIC701 由837 mm 突然快速上漲至1 591 mm,說(shuō)明此時(shí)有大量液體流下,粗氬冷凝器開(kāi)始工作,再次開(kāi)大LV702至45%,液空液位由525 mm 上漲至1 373mm,餾分量開(kāi)始顯示并逐漸穩(wěn)定在9 134 m3/h 左右。通過(guò)逐步調(diào)整,氬餾分量最終穩(wěn)定在17 000 m3/h左右,氬系統(tǒng)恢復(fù)中。
(1)第一次投運(yùn)制氬系統(tǒng),氬餾分純度98%,氧氣純度已經(jīng)達(dá)到99.6%,說(shuō)明此時(shí)主塔工況比較穩(wěn)定,粗氬Ⅱ塔不存在帶氮的可能性,造成氬餾分無(wú)法抽出的原因可以基本歸結(jié)為液氬回流閥或管道存在堵塞,經(jīng)過(guò)反復(fù)投運(yùn)制氬系統(tǒng)操作,回流液逐步將液氬回流閥及管道內(nèi)的堵塞物沖開(kāi),液氬回流液正常回流,粗氬冷凝器恢復(fù)正常工作。
(2)第二次投運(yùn)制氬系統(tǒng)主塔工況仍然已經(jīng)穩(wěn)定,此時(shí)無(wú)論我們?nèi)绾尾僮?,氬餾分量始終無(wú)法抽出,且在粗氬放空閥V756 處有液體吹出,說(shuō)明此時(shí)液氬回流閥及管道徹底被堵塞物堵死,粗氬冷凝器始終無(wú)法進(jìn)入工作狀態(tài)。
(3)第三次投運(yùn)制氬系統(tǒng)過(guò)程中,因急于驗(yàn)證加溫效果,在氧純度98%時(shí)開(kāi)始投運(yùn)氬系統(tǒng),最初投運(yùn)制氬系統(tǒng)時(shí)氬餾分始終無(wú)法抽出,隨著主塔工況逐漸穩(wěn)定,氧純度逐漸上升,氬餾分量在一段時(shí)間突然恢復(fù)正常,根據(jù)現(xiàn)象判斷原因可能為投運(yùn)氬系統(tǒng)后,餾分含氧量較低無(wú)法被液化,隨著含氧量逐漸增加,餾分開(kāi)始被液化,粗氬Ⅱ塔開(kāi)始進(jìn)入工作狀態(tài),才出現(xiàn)之前的餾分量突然大幅上漲的現(xiàn)象。
(1)通過(guò)三次投氬過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況及采取的各種措施,我們判斷最初粗氬冷凝器液氬回流管道存在堵塞。堵塞物可能為珠光砂、絮狀物、水分等。冷凝的液體無(wú)法正?;亓?,導(dǎo)致粗氬冷凝器無(wú)法正常工作,餾分量不正常;粗氬氣放空口、計(jì)量罐吹除閥帶液。
(2)隨著反復(fù)幾次投氬和加溫吹掃,液氬回流管道堵塞物已經(jīng)被氣流或回流液體帶走,可以有少量回流液回流粗氬塔,在回流過(guò)程中將堵塞物不斷被帶出,液氬回流暢通,粗氬冷凝器工作正常,餾分量正常。
(3)最后一次投氬時(shí)未及時(shí)考慮氧純度對(duì)制氬系統(tǒng)的影響,通過(guò)工況的調(diào)整,最終氬餾分量被成功抽出,今后操作中需要引起重視,先將主塔工況調(diào)整穩(wěn)定后再進(jìn)行投氬操作。
(1)粗氬2 塔阻力負(fù)管上分接一個(gè)壓力變送器PI705,顯示粗氬塔上部的壓力,在制氬系統(tǒng)停車(chē)過(guò)程中,監(jiān)測(cè)該壓力值,防止出現(xiàn)負(fù)壓,吸入濕空氣。
(2)擇機(jī)對(duì)粗氬放空管道進(jìn)行改造,增加DN65止回閥,防止發(fā)生冰堵事故。