空气中什么进入空分塔内会影响安全运行(空分设备塔内泄漏故障分析及处理措施)

中国论文网 发表于2022-11-19 16:29:55 归属于工业论文 本文已影响351 我要投稿 手机版

       中国论文网为大家解读本文的相关内容:                论文 关键词:大型空分设备泄漏原因分析处理 
  论文摘要:介绍了18000m3/h空分塔冷箱内泄漏的故障经过,分析了冷箱内泄漏和氩系统堵塞的原因,简述了处理措施,最后对空分安装、设计提出了建议。
  新钢18000m3/h空分是由杭氧提供的空分本体设备,浙江开元安装分司安装,于2003年4月投产,该空分设备采用常温分子筛吸附、增压透平膨胀机、规整填料上塔和全精馏无氢制氩技术、氧氮产品外压缩的流程。两年运行过程中,相继出现冷箱跑冷严重,冷箱壁多处结霜结冰甚至裂缝,基础温度下降,冷箱压力上升。夏季不得不运行两台膨胀机才能保空分运行的冷量,造成液体量低,产品能耗高等问题,为此2005年7月2日至26日,我公司利用25000m3/h空分投产的机会对18000m3/h空分进行了扒砂检修。
  1故障现象
  2004年3月出现上塔阻力达满量程,对差压变送器校验为正常,判断阻力计的负管应已断裂。在2004年10月后,相继出现v757管路堵塞,v31,v32阀皮套跑冷严重。2005年1月因空分主板式换热器出现严重偏流利用炼钢检修机会,对空分进行加温解冻。重新开机进入积液的过程中出现冷箱压力逐渐升高,(冷箱下部压力升到1.8kpa),主换热器冷箱顶部安全阀被冲开,其内部的不锈钢网破裂,大量的珠光砂向外喷出。下部冷箱壁上阀门的皮套、人孔密封处开始泄漏冷气,冷箱基础北面外缘结冰。
  由于基础温度下降及冷箱内压力偏高,只有把主塔其他安全阀撬开泄压,随着运行时间的延长,基础温度不断降低,其中最低是粗氩ⅱ底部温度达-70℃(正常时为-12℃)。主换热器冷箱及主塔冷箱顶部结满冰,厚度在50mm到80mm之间,2005年1月底主冷箱顶部西面裂开一条长约150mm的裂缝,四楼的液面计电加热器电源箱泄漏出大量的冷气,沿边有一条约600mm的裂缝。按当时事态 发展 ,冷箱有可能出现大面积开裂。只有增加冷箱密封气压力表,监控冷箱内压力,同时根据冷箱不同部位的基础温度和冷箱压力,调整冷箱各处安全阀的开度,控制冷量在冷箱的分布,保证冷气走最长的距离出冷箱,尽量提高冷气出冷箱温度。
  精氩塔底部液氩返回粗氩ⅱ底部的管路,每当空分停车后再启动,开启该管路不久后就发生堵塞,2005年3月精氩塔系统管路相继出现堵塞(主要有贮槽余气回精氩塔管、精氩液面计正管,液氩进液氩泵管等),对精氩馏塔单体加温后,再启动不久仍出现以上现象。
  进入5月份随环境温度上升,基础温度有所回升,冷箱周围的结冰有些减少,但空分装置的冷量明显不足,不得不靠运行两台膨胀机来保证空分正常运行的冷量,空分产量下降,能耗增加。
  2原因分析
  18000m3/h空分2005年6月停机后,从25000m3/h空分分子筛后引一股干燥的空气对其容器管道进行加温(估计气量为500m3/h),经过一个月的加温,于7月2日开始扒砂检修。在扒砂过程发现珠光砂中有部分比较潮湿,冷箱顶部珠光砂还有结冰现象。空分塔内管道情况不理想,有四处φ18管断裂,多处管道变形厉害,多处支架变形或根部脱焊,尤其是单臂托架和固定支架变形严重,粗氩ⅱ塔(东面)、上塔(南面)拉杆根部脱焊。根据检修前空分运行状况及扒砂后冷箱内情况分析,冷箱内泄漏主要原因有:
  3.1珠光砂结冰
  (1)塔内仪表电加热器电源箱镶在冷箱壁上,而下部有许多φ8左右孔,箱内底部经常积水,水从孔中流入冷箱中;
  (2)部分阀门安装时,阀杆与冷箱阀门孔不对中,许多皮套不能很好密封,水从阀门阀杆中渗入;
  (3)冷箱上人孔盖密封不够,水渗入冷箱中;
  (4)当空分停机后冷箱内无密封气,外界湿空气中水份,除从冷箱上述部位,进入冷箱中,还可能从呼吸筒中吸入冷箱。
  3.2小于φ18管道根部焊缝断裂及部分大管变形
  (1)仪表导压管的保护架全部使用∠25的角铁,扒砂发现,超过2m的仪表导压管保护架变形非常严重,其中上塔阻力负管和ae22分析管的断裂是因仪表支架变形后压迫致断裂的;
  (2)pv701和pv702两个液氩(氮)平衡器不凝气排放管的根部断裂,主要因管道走向和支架设置存在问题,pv701不凝气排放管有3m而无固定支架或保护架,pv702顶部不凝气排放管支架与根部有5m多无固定支架或保护架,上述两管均在冷箱的中部穿过,不能承受珠光砂的静重而压弯断裂;
  (3)管道变形。管道变形基本分布在冷箱顶部层,其中有产品液氮排放管,粗氩液化器氮气进污氮管,液空平衡器液空进上塔管,粗氩液化器氮侧安全阀导压管变形移位约200~300mm。主要原因(ⅰ)2005年元月加温时,整个塔体由冷状态位置上升到常温位置(铝的膨胀系数为0.016mm/m.k),顶部管随塔向上移,可是珠光砂仍处于0℃以下而且结冰,而这些管线不能克服冰层压力,导致管道变形;(ⅱ)由于支架设置不正确所致,托架离管道距离过大,垂直管支架抱箍过紧,托架的强度不够,支架焊接强度不足。

  3.3精氩系统部分管道被堵
  发生堵塞的管线均与精氩塔相接,并且都位于精氩蒸发器液氮平衡器pv702的下方,管线内的工作压力为0.05mpa,温度为-180.75℃,液氩的凝固点约为-189.15℃。精氩蒸发器液氮平衡器pv702内压力为0.5mpa,温度为-177℃,其不凝气排放管的根部断裂,液氮从断裂口向下流,液氮压力迅速下降(从0.5mpa降为冷箱内压力),致使液氮温度由-177℃降到-193℃以下,这一温度低于液氩的凝固点,使精氩塔底部液进粗氩ⅱ底部的管路、贮槽回精氩塔管、精氩液面计正管等管线内液氩凝固,堵塞管线。
  4检修及处理
  此次检修进行了系统安排,对塔内可能存在的隐患逐一排查和整改。
  1、增加基础加温管,珠光砂加入冷箱后进行基础加温干燥。冷箱密封气管与纯氮总管相连,当空分临时停车时可切换到纯氮总管供密封气。
  2、对经冷箱中间变形管改变走向,尽量沿冷箱壁走,便于设置支架、托架,难于设置支架的使用φ6铜管(退火)设置吊架,此次检修使用近500m铜管,仪表测量管保护架采用∠45角铁,并用2.5mm2铜线把测量管固定在保护架内,对于较长的保护架而无法固定的两边拉φ6铜管,以防承受珠光砂载荷时弯曲或移动。
  3、塔内仪表电缆线经引线孔从中引出并密封好,液面计正管加热器配电箱由原来襄嵌在冷箱内改安装在冷箱外壁,襄嵌孔用钢板满焊,所有冷箱壁裂缝全部满焊。
  4、冷箱人孔、管道进出冷箱结合部橡皮垫的两面采用玻璃胶密封。冷箱壁上阀门密封皮套采用双层,新的在内,旧的在外。
  5、冷箱内支架全部逐一检查,对支架与冷箱焊接处未满焊全部整改,管道与托架距离不足重新设置,压弯的托架增设斜撑,斜撑设置点与冷箱垂直距离大于水平肩的长的三分之二,大于dn80管道采用双肩支架。
  6、冷箱内珠光砂结冰是这次泄漏的主要原因之一,珠光砂的干燥与否也是空分冷箱长期安全运行的关键。检修后,新钢公司气体厂利用公司6#高炉改造期间,继续利用25000m3/h空分分子筛后空气对冷箱内珠光砂进行干燥。
  5经验与体会
  大型空分设备冷箱塔比较高,管系比较复杂,要保证长期安全稳定运行,必须从设计、安装到日常维护做到 科学 性和系统性的统一。
  1、设计时冷箱中在上、中、下考虑基础加温管,以便日常运行中充压均匀及扒砂检修时能把塔内珠光砂加温透,避免较低温的珠光砂出冷箱后吸潮和珠光砂冰块掉下砸坏设备。冷箱内管道、容器不仅要充分考虑热膨胀冷缩及自补偿,而且要考虑便于管架、阀架的安装,从分离塔体上进出的液体管或比较小的气体管,塔体应考虑有设置支架的地方,以便管道可以和塔体自由收缩。工艺管道尽量采用大于φ25管道,小于φ25时应考虑设置保护架。冷箱密封气管不应从冷箱中央穿过,应沿冷箱壁铺设。
  2、空分设备冷箱内安装工程质量是确保冷箱长期运行的重要措施之一,而阀门、容器、管道的安装质量又是整个冷箱设备安装最关键的部分。阀架、管架与冷箱壁焊接处必须满焊。容器的拉架在空分塔整体冷调试前应处于自由状态,避免在低温下因容器收缩造成损坏或影响垂直度。管架的设置应保持被设管架的管道有足够的稳定性,不能随便晃动,并且要考虑到管道的热膨胀收缩及自补偿;垂直走向管道应设置必要的固定支架,大于dn80管道采用双肩支架,卡箍与管道之间不能过紧也不能过松。测量管路与测量仪表相连时,管路应向上铺设,且应安装在托架内,测量管从根部到冷箱壁之间的上部必须设保护架,保护架应采用∠45角铁,材质最好使用不锈钢,对于固定点在上部的容器或管道上的测量管,保护架与测量管有一定的距离,距离必须大于容器或管道上移长度(比如精氩塔下部测量管与保护架的距离应大于18mm以上)。小于φ90管道尽量沿冷箱壁走,便于设置支架。安装过程中注意冷箱的防水、防潮。安装过程中支架抱箍上的四氟垫,防止焊接过程中烧坏,不能有焊瘤直接与管道接触,避免管道伸缩移动磨破管道。
  3、虽然有科学合理的设计和高质量的安装,正常的维护是必不可少的。空分投产后一个月左右,应打开顶部人孔,检查珠光砂充满情况,若缺少应及时补充。为了防止外界空气中的水分进入冷箱内,空分塔内处于低温时应充入惰性气体,保持冷箱内压力约为200~300pa,特别在空分临时停车时也不应忽视。冷箱壁上阀门密封皮套因露天日晒雨淋,常常一年左右开始老化破损,老化破损皮套必须进行更换,最好采用双层或外面增加保护层。

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