浅谈空分装置膨胀机切换实践与问题处理

郑茂新

摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，空分装置进口膨胀机因控制柜通讯故障跳车，检修完成后需要进行运行试验，本文对膨胀机切换过程中遇到的问题进行分析，提出应对措施，介绍了国产膨胀机与进口膨胀机在线切换操作步骤，并对切换的过程进行总结。

关键词：空分装置;膨胀机;切换;问题处理

引言

随着冶金、机械、化工等行业生产规模的不断扩大，各行业对氧气、氮气、氩气的工业需求也在逐年攀升，伴随深冷技术的不断发展，机械设备的逐步改良，大型空分装置在各领域的应用越来越广泛和不可替代，而对空分装置的不断改良及其节能降耗已经成为一个重要课题。现简介一些空分装置节能降耗的方法。

1空冷式凝气系统的优势

做完功的乏汽经过管道到达空冷散热器的金属表面，直接通过空气来冷凝，蒸汽与空气进行热交换后散发到环境中，所需的冷却空气由16台变频轴流风机提供，蒸汽冷凝后冷凝液收集至冷凝液罐，经冷凝液泵送回供水车间回收利用。同时，利用射汽式抽气器对系统进行抽真空，抽气器设有冷却器，冷凝液同样汇集到冷凝液罐，冷凝液泵出口冷凝液外送前经冷却器做为冷却器冷源。当然，空冷系统也有它的不足之处：占地面积大、设备初期投资大，电耗大。尤其是电耗，几乎占了整套装置电耗的一半，2017年全年本装置电耗总量为1428.43万千瓦·时，由16台轴流风机消耗688.21万千瓦·时，每度电单价约为0.54元，空冷系统2017年耗电费用为688.21×0.54=371.63万元。综合来看，水冷系统比空冷系统费水，而空冷系统比水冷系统费电，能源消耗方面，空冷系统比水冷却系统每年可节约人民币189.37万元，如果再加上循环水泵、冷却风机等设备的消耗和维护费用，节约会更多。故从长远考虑，选用空冷系统是比较经济的，最重要的是，大量节约了日渐紧缺的水资源。

2浅谈空分装置膨胀机切换实践与问题处理

2.1切换过程风险分析及应对措施

在2台膨胀机组进行切换的过程中，由于增压机来的总气量一定，切换过程会导致高压板式换热器正向流动热气源发生改变，导致板式换热器冷热平衡稳定状态被破坏，出现跑冷现象。所以我们在切换的时候重点关注高压板式换热器的跑冷情况，尽量缩短平衡被破坏的时间。避免出现以下风险：一是正流热气源减少，冷热平衡破坏跑冷损失严重，氧氮产品气体送出温度快速下降，导致氧泵氮泵联锁停车，装置生产中断;二是在切换过程操作过快，在国产膨胀机组退气的时候，导致增压机组憋压发生喘振，切换失败。根据我们分析的切换风险，应对的总体思路就是控制切换过程气量的变化，稳定高压板式换热器冷热平衡，制定预防措施主要有以下几点：一是提前减少一部分产品气体送出，减少冷量采出，缩短在切换过程中正流气体减少，跑冷现象发生时间;二是在进口膨胀机组启动时，会出现增压机二段流量发生改变，注意运行机组的转速及压力变化，在进口机组提压过程中，国产机组要先降负荷，退回部分工艺气，避免出现压缩器入口气量不足的异常状态发生;三是控制两台机组的回流阀开度，在进口机组启动后，增压端初期排气压力低于国产机组，气体处于一个全回流状态，随着切换的进行，转速的提高，增压端排气压力会逐渐高于国产机组，这时国产机组的气量处于全回流状态，要及时开大国产机组回流阀，这个过程要注意气体温度和气量以及机组振动的变化;四是国产膨胀機组停机前应将负荷降至最低，防止停机时退回的气量造成增压机喘振动作，导致运行进口机组转速升高。

2.2空压机优化

1）工况保持稳定时降低一定进气量提高负荷的直接结果是增大能耗。在空气流量稳定时，空压机将进入稳定运行状态，随后其压力将伴随空气流量增大而明显降低;当空气流量增大到一定值时，空压机将进入最佳的运行状态。工况保持稳定时，需要将实际的空气流量保持在最佳范围内，如果此种状态下产气量依然有一定富裕，则可通过对进气量的适当减少来实现节能降耗。2）在后系统故障条件下降低空压机的负荷由空分装置制得的产品要用于后续各工段，如果后续工段发生故障，无法消耗所供气体，空分产品气体将直接排放，造成浪费。这种情况，若实际采出量难以调节，则可通过对负荷的适当降低来减少排放率。一般情况下，空分系统负载最低程度在70%左右，当后系统产生故障，则需要降低负荷来实现节能降耗。

2.3改变透平膨胀机的膨胀量

主塔的大部分冷量由膨胀机产生，一般而言，主塔的冷量随膨胀量的增大而增大，在主塔氧纯度不变的情况下，提高膨胀机的膨胀量能够提高氧气产量。为提高液体产量，一般对膨胀机作如下调节。（1）通过调节膨胀机的回流量，增加膨胀机的进气量，增强膨胀机的制冷效果，增加液体量，提高空分装置的产能。（2）在工况稳定的情况下，提高增压机中抽压力，增大膨胀机的进气压力，增大膨胀量，利于气体的产出。（3）通过对板式换热器的微调和膨胀机进气量的调整，提高膨胀机的机前温度，机前温度越高，膨胀机的单位制冷量越大，但此时需注意膨胀机的转速，防止转速过高引发事故。（4）膨胀机制冷量的加减与外界环境温度相关，若外界环境温度高，空分设备冷量损失大，此时可适当增加膨胀机的制冷量以弥补冷损;反之，则可适当减少膨胀机的制冷量，以防氧纯度发生变化。

2.4精细化管理

一个好的管理是保障装置长周期稳定运行的根本，车间制订了详细严厉的考核管理制度;认真执行工艺指标，及时调整工艺状态;每班交接班会要求各专业技术员、车间正副主任全部参加，总结上班问题，安排下班工作;车间所有管理人员通过EMS系统实时监控工艺运行情况，随时检查各项工艺指标，出现问题指挥处理;坚持每天现场检查签到制，每周综合检查通报制，每月综合评比奖励制;实行严控工艺指标，严查隐患缺陷，严管跑冒滴漏的“三严”管理要求。

2.5坚持定期清洗与化学清洗

对水（空）冷塔而言，其经过长时间运行，必定出现不同程度的堵塞，影响正常的换热效果;如果换热设备长时间没有得到清洗，同样会影响实际的换热效果，此外膨胀增压机的增压端后冷却器长时间运行后，会出现温度较高等问题，对实际运行有很大的影响。对此，在空分装置当中，所有使用循环水的设备都应坚持定期清洗，并在条件允许的情况下进行化学清洗，这样能在保证设备运行效率的同时减少故障，间接起到节能降耗的作用。

结语

在空分装置生产运行时，膨胀机组采用一开一备的状态，备用的膨胀机应处于密封气、油系统正常投用，管线设备维持正压状态。当运行膨胀出现故障需要停车检修的时候备机能及时的在线切换;防止运行膨胀机跳车时，备机能够正常启动运行，避免装置停车风险。此次两台膨胀机的切换过程给我们积累了切换操作经验，收集了切换数据，为将来可能进行的切换操作建立参考点。从本次切换实践数据来看，膨胀机的在线切换只要准备充分、组织有序，可以实现不减氧或少减氧的方式完成切换，减少经济损失。

参考文献

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