浅析空分水冷塔水温过低对制氧装置造成影响的原因

段少栋

摘要：本文依据本厂生产运行实际情况主要对空分水冷塔水温过低对制氧装置影响的原因分析及如何在生产运行中避免，达到空分制氧装置长周期安全稳定运行。

关键词：空分、水冷塔、低温水垢、原因分析

Abstract： in this paper， based on the factory main production actual situation for air separation water cooling tower water temperature is too low to the influence of oxygen generating device， cause analysis and how to avoid in the production run， reach the air separation oxygen generating device safe and stable operation for a long period of time.

Keywords： air separation， water cooling tower， analyzing the causes of scale， in low temperature.

本厂基本情况：本厂空分制氧装置为KDON38000/25000型，主要流程：含尘空气经自洁式过滤器，除去机械杂质、灰尘后由入口导叶进入空气压缩机，经三段四级压缩后，输出0.61 MPa（a）、204500 NM3/h（干）的空气到后序系统，空压机出口管线设有防喘振系统，通过FV5801和HV5801控制出口压力和流量。

由纯化系统来的洁净空气（93800 NM3/h）进入增压机，经三段七级压缩，使空气的压力得高，增压空气分成两股：一股从增压机二段水冷器后抽出（2.8 MPa（a）32600NM3/h）去增压膨胀机系统; 另一股（4.98MPa（a）58200 NM3/h）从增压压缩机末级引出，经冷却后进入空分装置，流程中设有两个防喘振阀，分别为FV5802和FV5805，目的是防止进入增压机一段和三段的气量过小引起喘振。

空气由空压机出口管道送入空冷塔底部，自下往上穿过填料层，被从上往下的水冷却，同时洗涤空气中的部分灰尘，溶解一些有害气体如：H2S、SO2、SO3等杂质，最后穿越顶部的丝网分离器，进入分子筛纯化系统。

由空冷塔来的空气，经吸附器除去其中的水份、CO2及其它一些CmHn后，198500 NM3/h、0.491Mpa（G）干燥空气分为两路：一路去增压机，另一路去冷箱经主换热器冷却再去下塔。

纯化后的一部分空气进入空气增压机组，在此继续增压。中抽部分中压空气去增压透平膨胀机系统，未级高压空气去冷箱，经主换热器冷却后节流去下塔。

由分子筛吸附器来的93800 NM3/h、0.49Mpa（G）的空气进入空气增压机加压得到一段抽气，中抽和末抽三股增压空气。一段抽气3000NM3/h、1.02 Mpa（G）作为全厂仪表气，中抽32600NM3/h、2.68Mpa（G）的空气进入增压透平膨胀机系统的增压端，末端抽氣58200 NM3/h、 4.7Mpa（G）的空气直接进入主换热器换热后节流进入分馏塔。中抽的中压空气在增压透平膨胀机系统的增压端再次增压至3.96Mpa（G）后经水冷却器冷却到40℃进入主换热器与返流气（液）体换热至-110℃后重新进入膨胀机进行膨胀，膨胀后的空气0.47 Mpa（G）去下塔参与精馏。

本厂在调试出氧、氮期间，由于水冷塔送往空冷塔的冷冻水水量随着运行时间的增长而逐渐减少，差点造成非计划停车。因为冷冻水量减少以后，出空冷塔的压缩空气的温度就降不下了。空气温度增高，其空气中的含水量必然增加，下一系统纯化系统的吸附量也加大。在分子筛再生不彻底的情况下，极有可能导致分子筛失效和后续系统带水。极少量的水结成冰进入膨胀机能打坏叶片，进入高、低压换热器堵塞换热器通道。当然分子筛吸附能力降低后还能造成主冷中碳氢化合物的大量积聚，引起不可估量的损坏。

既然冷冻水量减少对制氧系统的影响这么大，那么是什么原因引起的呢？在后来的排查过程中，检查流量计没有问题、冷冻水泵进出口阀门没有问题、流量调节阀没有问题，最后拆掉冷冻水泵的进口过滤器后发现，过滤器滤网上有大量的灰色水垢。是这些水垢堵塞了过滤器造成冷冻水水量的减少，那么水垢是怎么生成的呢？

首先，将冷冻水所用的循环水进行了取样分析化验，空分设备一般用江河或者地下水作为冷却水。这种水通常都含有悬浮物以及钙、镁等重碳酸盐，称之为硬水。悬浮物较多时，易堵塞冷却器的管道、过滤网及阀门等，对于空分设备对循环水水质的要求为：

最后，最好换一些水质较好的循环水。或者改造水路，将冷冻水改为一次水水源。

虽然处理后，在空分制氧装置正常运行后很正常，没出现冷冻水结垢问题。可是后来运行一段时间后，冷冻水的水量还是会逐渐下降，且下降速度比较快，几乎4个小时就要切换一次冷冻水泵，清理停掉的冷冻水泵的进口过滤器时，总是有大量的水垢。

后经过厂级、车间级技术人员的分析后发现：因冷冻水水温过低造成循环水低温结垢。因冷冻水在水冷塔降温后，设计值为13℃，而在我们工艺运行的时候再低能降至6℃。后来发现当把冷冻水水温升至7℃时，拆过水泵过滤器发现水垢明显减少，当水温升至8℃以上几乎就没有水垢，也就是说把水温升至8℃以上极少产生低温水垢。