鄭茂新

摘要：目前，我國的經(jīng)濟在快速發(fā)展，社會在不斷進步，空分裝置進口膨脹機因控制柜通訊故障跳車，檢修完成后需要進行運行試驗，本文對膨脹機切換過程中遇到的問題進行分析，提出應對措施，介紹了國產(chǎn)膨脹機與進口膨脹機在線切換操作步驟，并對切換的過程進行總結。

關鍵詞：空分裝置;膨脹機;切換;問題處理

引言

隨著冶金、機械、化工等行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，各行業(yè)對氧氣、氮氣、氬氣的工業(yè)需求也在逐年攀升，伴隨深冷技術的不斷發(fā)展，機械設備的逐步改良，大型空分裝置在各領域的應用越來越廣泛和不可替代，而對空分裝置的不斷改良及其節(jié)能降耗已經(jīng)成為一個重要課題。現(xiàn)簡介一些空分裝置節(jié)能降耗的方法。

1空冷式凝氣系統(tǒng)的優(yōu)勢

做完功的乏汽經(jīng)過管道到達空冷散熱器的金屬表面，直接通過空氣來冷凝，蒸汽與空氣進行熱交換后散發(fā)到環(huán)境中，所需的冷卻空氣由16臺變頻軸流風機提供，蒸汽冷凝后冷凝液收集至冷凝液罐，經(jīng)冷凝液泵送回供水車間回收利用。同時，利用射汽式抽氣器對系統(tǒng)進行抽真空，抽氣器設有冷卻器，冷凝液同樣匯集到冷凝液罐，冷凝液泵出口冷凝液外送前經(jīng)冷卻器做為冷卻器冷源。當然，空冷系統(tǒng)也有它的不足之處：占地面積大、設備初期投資大，電耗大。尤其是電耗，幾乎占了整套裝置電耗的一半，2017年全年本裝置電耗總量為1428.43萬千瓦·時，由16臺軸流風機消耗688.21萬千瓦·時，每度電單價約為0.54元，空冷系統(tǒng)2017年耗電費用為688.21×0.54=371.63萬元。綜合來看，水冷系統(tǒng)比空冷系統(tǒng)費水，而空冷系統(tǒng)比水冷系統(tǒng)費電，能源消耗方面，空冷系統(tǒng)比水冷卻系統(tǒng)每年可節(jié)約人民幣189.37萬元，如果再加上循環(huán)水泵、冷卻風機等設備的消耗和維護費用，節(jié)約會更多。故從長遠考慮，選用空冷系統(tǒng)是比較經(jīng)濟的，最重要的是，大量節(jié)約了日漸緊缺的水資源。

2淺談空分裝置膨脹機切換實踐與問題處理

2.1切換過程風險分析及應對措施

在2臺膨脹機組進行切換的過程中，由于增壓機來的總氣量一定，切換過程會導致高壓板式換熱器正向流動熱氣源發(fā)生改變，導致板式換熱器冷熱平衡穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，出現(xiàn)跑冷現(xiàn)象。所以我們在切換的時候重點關注高壓板式換熱器的跑冷情況，盡量縮短平衡被破壞的時間。避免出現(xiàn)以下風險：一是正流熱氣源減少，冷熱平衡破壞跑冷損失嚴重，氧氮產(chǎn)品氣體送出溫度快速下降，導致氧泵氮泵聯(lián)鎖停車，裝置生產(chǎn)中斷;二是在切換過程操作過快，在國產(chǎn)膨脹機組退氣的時候，導致增壓機組憋壓發(fā)生喘振，切換失敗。根據(jù)我們分析的切換風險，應對的總體思路就是控制切換過程氣量的變化，穩(wěn)定高壓板式換熱器冷熱平衡，制定預防措施主要有以下幾點：一是提前減少一部分產(chǎn)品氣體送出，減少冷量采出，縮短在切換過程中正流氣體減少，跑冷現(xiàn)象發(fā)生時間;二是在進口膨脹機組啟動時，會出現(xiàn)增壓機二段流量發(fā)生改變，注意運行機組的轉速及壓力變化，在進口機組提壓過程中，國產(chǎn)機組要先降負荷，退回部分工藝氣，避免出現(xiàn)壓縮器入口氣量不足的異常狀態(tài)發(fā)生;三是控制兩臺機組的回流閥開度，在進口機組啟動后，增壓端初期排氣壓力低于國產(chǎn)機組，氣體處于一個全回流狀態(tài)，隨著切換的進行，轉速的提高，增壓端排氣壓力會逐漸高于國產(chǎn)機組，這時國產(chǎn)機組的氣量處于全回流狀態(tài)，要及時開大國產(chǎn)機組回流閥，這個過程要注意氣體溫度和氣量以及機組振動的變化;四是國產(chǎn)膨脹機組停機前應將負荷降至最低，防止停機時退回的氣量造成增壓機喘振動作，導致運行進口機組轉速升高。

2.2空壓機優(yōu)化

1）工況保持穩(wěn)定時降低一定進氣量提高負荷的直接結果是增大能耗。在空氣流量穩(wěn)定時，空壓機將進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，隨后其壓力將伴隨空氣流量增大而明顯降低;當空氣流量增大到一定值時，空壓機將進入最佳的運行狀態(tài)。工況保持穩(wěn)定時，需要將實際的空氣流量保持在最佳范圍內(nèi)，如果此種狀態(tài)下產(chǎn)氣量依然有一定富裕，則可通過對進氣量的適當減少來實現(xiàn)節(jié)能降耗。2）在后系統(tǒng)故障條件下降低空壓機的負荷由空分裝置制得的產(chǎn)品要用于后續(xù)各工段，如果后續(xù)工段發(fā)生故障，無法消耗所供氣體，空分產(chǎn)品氣體將直接排放，造成浪費。這種情況，若實際采出量難以調節(jié)，則可通過對負荷的適當降低來減少排放率。一般情況下，空分系統(tǒng)負載最低程度在70%左右，當后系統(tǒng)產(chǎn)生故障，則需要降低負荷來實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.3改變透平膨脹機的膨脹量

主塔的大部分冷量由膨脹機產(chǎn)生，一般而言，主塔的冷量隨膨脹量的增大而增大，在主塔氧純度不變的情況下，提高膨脹機的膨脹量能夠提高氧氣產(chǎn)量。為提高液體產(chǎn)量，一般對膨脹機作如下調節(jié)。（1）通過調節(jié)膨脹機的回流量，增加膨脹機的進氣量，增強膨脹機的制冷效果，增加液體量，提高空分裝置的產(chǎn)能。（2）在工況穩(wěn)定的情況下，提高增壓機中抽壓力，增大膨脹機的進氣壓力，增大膨脹量，利于氣體的產(chǎn)出。（3）通過對板式換熱器的微調和膨脹機進氣量的調整，提高膨脹機的機前溫度，機前溫度越高，膨脹機的單位制冷量越大，但此時需注意膨脹機的轉速，防止轉速過高引發(fā)事故。（4）膨脹機制冷量的加減與外界環(huán)境溫度相關，若外界環(huán)境溫度高，空分設備冷量損失大，此時可適當增加膨脹機的制冷量以彌補冷損;反之，則可適當減少膨脹機的制冷量，以防氧純度發(fā)生變化。

2.4精細化管理

一個好的管理是保障裝置長周期穩(wěn)定運行的根本，車間制訂了詳細嚴厲的考核管理制度;認真執(zhí)行工藝指標，及時調整工藝狀態(tài);每班交接班會要求各專業(yè)技術員、車間正副主任全部參加，總結上班問題，安排下班工作;車間所有管理人員通過EMS系統(tǒng)實時監(jiān)控工藝運行情況，隨時檢查各項工藝指標，出現(xiàn)問題指揮處理;堅持每天現(xiàn)場檢查簽到制，每周綜合檢查通報制，每月綜合評比獎勵制;實行嚴控工藝指標，嚴查隱患缺陷，嚴管跑冒滴漏的“三嚴”管理要求。

2.5堅持定期清洗與化學清洗

對水（空）冷塔而言，其經(jīng)過長時間運行，必定出現(xiàn)不同程度的堵塞，影響正常的換熱效果;如果換熱設備長時間沒有得到清洗，同樣會影響實際的換熱效果，此外膨脹增壓機的增壓端后冷卻器長時間運行后，會出現(xiàn)溫度較高等問題，對實際運行有很大的影響。對此，在空分裝置當中，所有使用循環(huán)水的設備都應堅持定期清洗，并在條件允許的情況下進行化學清洗，這樣能在保證設備運行效率的同時減少故障，間接起到節(jié)能降耗的作用。

結語

在空分裝置生產(chǎn)運行時，膨脹機組采用一開一備的狀態(tài)，備用的膨脹機應處于密封氣、油系統(tǒng)正常投用，管線設備維持正壓狀態(tài)。當運行膨脹出現(xiàn)故障需要停車檢修的時候備機能及時的在線切換;防止運行膨脹機跳車時，備機能夠正常啟動運行，避免裝置停車風險。此次兩臺膨脹機的切換過程給我們積累了切換操作經(jīng)驗，收集了切換數(shù)據(jù)，為將來可能進行的切換操作建立參考點。從本次切換實踐數(shù)據(jù)來看，膨脹機的在線切換只要準備充分、組織有序，可以實現(xiàn)不減氧或少減氧的方式完成切換，減少經(jīng)濟損失。

參考文獻

[1]姬忠禮，鄧志安，趙會軍.泵和壓縮機[M].石油工業(yè)出版社，2015.

[2]湯學忠，顧福民.制氧工問答[M].冶金工業(yè)出版社，2001.

[3]譚海濤.大型空分設備所用立式徑向流吸附器結構優(yōu)勢與節(jié)能[C].全國冶金制氧專業(yè)年會論文集，2010.