论空分后备氮系统改造

杨争勃（陕西省宝鸡市凤翔县陈村镇长青工业园，陕西 宝鸡 721499）

王军锋（陕西宝钢气体有限公司，陕西 宝鸡 721499）

1 概述

本装置后备氮气是由低压氮泵将液氮加压后经过水浴式气化器气化，再进入氮气外送管网。现用的水浴式气化器，气化量为15600NM3/H，其中15000NM3为外送氮气量，600NM3为空分装置自用，这部分自用氮气是作为装置的密封气。

当遇到全厂停机或者锅炉停机的情况下，蒸汽无法供应则液氮水浴式气化器也无法运行，这时整个装置将会面临着没有密封气的危险。密封气对于空分装置是非常重要的，冷箱密封氮气，储槽夹层密封氮气，压缩机组密封氮气，膨胀机密封氮气，低温液体泵等都需要密封气。如果没有密封气则冷箱，液体储槽夹层内无法保持正压，会使外界湿空气进入，使保温层内珠光砂冻结，严重时会压坏管道，造成更大损失；压缩机组，膨胀机等，动设备如果没有密封气，则会导致润滑油漏进设备中，造成设备污染；严重时油进入分馏系统中，可能会导致空分系统爆炸，造成更大的损失。

所以保证密封气长期稳定的供应是非常必要的，特别是在全厂停机时保证重要设备的密封气更为重要。

2 空浴式气化器

空温式汽化器一般是用带翅片的铝管制作的，当“冰冷”的液态气体流入汽化器时，汽化器周围的空气跟翅片铝管内的冰冷液态气体产生热交换，温度降低。从而造成空气的流动，有新的“相对较热”的空气涌到汽化器周围继续发生新的热交换。

空浴式气化器的优点是直接吸收空气中的热量，不消耗水，电，蒸汽等，运行成本低；缺点是气化器体积大，在冬季气化器出口氮气温蒂较低，且易结冰。所以在气化器的选型上要根据需求来选择。

3 选型

装置用密封氮气量约为600NM3/H，压力0.45MPa，温度20℃。根据工作压力，流量温度等条件选择了此型号：VAO-1200-160气化器。此气化器的设计流量为1200NM3/H，压力为1.6MPa，都可以满足装置需求。

VAO-1200-160气化器是高效节能产品，相对蒸汽加热气化器，水浴式气化器，电加热气化器可以起到节省大量能源的作用。此气化器所采用的是星型铝翅片管材，具有优良的换热效果、抗腐蚀、使用寿命长、操作和维修方便等优点。它采用国际流行的无框架菱形连接，翅片间不需要焊接，通过专用的工具固定，应力小，结构紧凑坚固，排列整齐，美观大方，而且翅片与翅片间的间距大，通风效果良好，化霜速度快，管道及管道之间采用氩弧焊焊接，焊缝均匀无气孔。而且这款气化器主要由星型翅片管、连接弯管、连接结构件、吊装装置、底座、运输框架及进出口接头等组成，安装固定非常方便。

这次改造我们选用的是压力自调控制气化器的运行，所以压力自调阀的选择也很重要。由于此管道的介质是液氮，要选择耐低温的阀门，氮气供应也非常重要，所以阀门的可靠性非常重要。经过仔细的对比我们选择了DN25低温液体阀门，定位器选择了SAMSON3707-3型数字式定位器。

4 改造内容

本次改造是要将空浴式气化器与水浴式气化器并联，当水浴式气化器不能投用或者供应量不足时，空浴式气化器可以投用，以保证氮气正常供应。

空浴式液氮气化器采用压力自调方式控制，这种方式不但能节省人力去调节氮气压力及用量，而且能在平时供应少量氮气来稳定外送氮气的压力。

5 实施过程

此改造施工比较方便，只需要在装置正常运行不需要后备氮系统启动的情况下，将后备氮系统的进出口阀门关闭，打开排液阀门将系统里残余的液体排出，进行加温处理，置换合格后就可以施工了。施工中要注意阀门的清洁及管道的清洁，避免杂质进入导致阀门卡涩。

气化器在安装前要在规划位置提前预制好水泥基础，基础一般要高于地面200—300mm，便于排水，与周围障碍物相聚2米以上。安装时至需要将气化器底部与水泥基础用地脚螺栓或膨胀螺栓固定。在安装配管前需要对管道、进出口接头及法连进行脱脂处理，用干燥氮气吹扫并密封。在配管的过程中也要注意清洁，配管完成后要进行吹扫及试压，保证系统的密封性。

6 实际效果

经过改造后，空浴式气化器与水浴式气化器并联，在系统停机后后备系统投用，氮气供应的压力及流量都达到了稳定的效果。特别是在无蒸汽时，水浴式气化器无法运行，空浴式气化器投用后保证了装置密封气的供应，增加了装置的可靠性。

经过计算1200NM3/H液氮气化至20℃需要低压蒸汽2T左右，也就是说我们在小流量下使用空浴式气化器可以节省2T左右的蒸汽，这可也为我们节省一些运行成本，这对一些气体公司来说也是一个很好的节能降耗的项目。

7 结语

本单位后备氮系统经过此次的改造，不但在运行的可靠性上得到了很大的提高，也为公司运营节省了运行成本。所以这个改造项目值得在一些稳定性要求较高的空分装置中推广。

[1]张玮杰，段永红.液氮储存、升压与气化技术应用2012.

[2]寿比南，谢铁军.压力容器安全监察规程2009.

[3]低温液体管道设计规定.

[4]郭怀东.低温液体气化充装系统事故原因及预防措施2002.