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全国已有不少空分设备,曾在循环冷却水系统在线工作或清洗时,发生空分设备带水现象,甚至发生主换热器板式单元被冻裂的故障。笔者认为造成这些故障的主要原因是:在线清洗或生产中忽略了制氧工艺的特殊性,采用了不适合制氧工艺的清洗药剂或水处理方式;同时在线清洗或在线工作时,还未在运行操作上采取预防空分设备带水的有力措施。
红河钢铁有限公司辅属制氧站,使用开封空分集团有限公司制造的KDON-6500/6500型空分设备,于2005年3月28日投产运行,循环冷却水系统采用闭路大循环,循环水量2535m3/h,供水压力O.35MPa,供水温度≤35℃,新水补水量25m3/h。新水由红河钢铁有限公司水源站供给,循环冷却水处理与某水处理药剂厂合作,由药剂厂家直接负责水质监测和指导药量投加,药剂主要采用阻垢缓释剂和杀菌灭藻剂。
1 带水故障现象
2005年8月25日,药剂厂家要求每周一次性投加75kg杀菌灭藻剂及50kg阻垢缓释剂。2005年8月31日9:30,制氧水泵站向水系统水池投加了杀菌灭藻剂50kg。由于操作工作新手多,实际操作经验不足,未注意进空分设备气体压力的变化,10:30左右操作工才发现进空分设备的气体压力升高至0.53MPa,立即采取空压机后保压放散措施;11:15当班操作工发现空压机出口压力一直上升,1l:45进空分设备的气体压力升至0.53MPa,加工空气量降至28000m3/h,整个空分设备压力下降,上塔压力下降至49kPa,产品返流气量降低。
由于对设备认识不足,操作工误认为是分子筛纯化系统切换阀门不动作。12:05,有经验的技术员到现场看了现场记录,判断为分子筛纯化系统带水,空分设备立即紧急停车。检查发现2﹟分子筛吸附器带水严重,吹除阀有大量水排出,该分子筛吸附器排水时间长达30多分钟,而且水中夹带大量泡沫;水池内有大量泡沫堆积于水面上,高达20cm。
2 带水故障原因
根据水池产生的泡沫及分子筛带水的情况,认定原因为水质问题。由于药剂厂家对制氧水处理工艺要求不熟悉,一次性将大剂量的杀菌灭藻剂投入到水中,杀菌灭藻剂和冷却水产生强烈的水解反应,又未及时投入消泡剂,因此其中的水解物与表面活性剂形成大量泡沫。泡沫随循环冷却水进入空冷塔中,在空冷塔内堆积到一定程度后,随空气进人分子筛纯化系统,使分子筛失去吸附能力,从而使水进入空分塔,造成此次带水事故。
3 带水故障处理措施
空分设备停车后,做以下处理:
(1)关水空压机进口导叶,以减小空气量,空压机机后保压至O.52MPa。
(2)用经未带水分子筛吸附器活化后的空气对带水的2﹟分子筛吸附器内的分子筛进行活化再生,反复活化,直到符合工艺要求;再用纯净气体对整个空分设备进行全面加温解冻。考虑到分子筛带水时间较长,导致分子筛吸附能力下降,分子筛的活化再生温度控制在200℃,同时对整个活化再生时问和气量进行调整,延长冷吹时间,加大冷吹返流气量。分子筛活化合格后(以空气中露点一60℃为准,二氧化碳含量≤1×10-6),考虑到水可能进入主换热器,对整个空分塔进行排液大加温。
(3)加大水池新水补水入量,降低循环冷却水中药剂浓度,同时向水池中投加消泡剂,以消除泡沫。
(4)在分子筛纯化系统气体出口总管上增加微量水检测仪,以监测空气中微量水的变化情况。
经过分子筛活化和空分塔加温等处理后,2005年9月7日2:45,空分设备重新启动
投入运行,9月7日20:50空分设备顺利出氧,氧产量达6450m3/h,氧纯度为99。7%.
在本次故障中,由于2﹟分子筛吸附器中分子筛带水时间较长,根据活化再生情况,添
加分子筛1.8t,重新启动空分设备后,2﹟分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量控制在0.35~O.45×10-6,达到设计标准(≤1×l0-6)。空分设备正常运行过程中根据二氧化碳含量变化情况,逐步恢复切换时间到正常。至今运行半年,各参数显示正常。
4 经验总结
本次带水故障发生后,虽然采取了正确有效的处理措施,但是空分设备还是被迫停产长达8天,造成较大的经济损失。事后经过总结,得出了一些操作经验。
(1)必须选用有制氧水处理经验的专业水处理厂家。
(2)在分子筛吸附器底部各加装1个DN25mm的排放球阀,以便检查分子筛吸附器的运行情况,严格执行技术操作规程,定时检查吸附器排放情况。
(3)加强职工技能培训,完善操作规程,建立、健全完善的各项制度及应急措施。
(4)存在的问题:由于是新建单位,自控维护力量比较薄弱,造成分子筛纯化系统切换程序不合理。表现为:吸附器充压阀开度≤23%时,吸附器压力不变;吸附器充压阀开度≥23%时,吸附器压力上升较快,造成空压机出口压力及空冷塔压力快速下降,容易引起空分设备工况较大波动,这也是造成空分设备带水的主要隐患。若该阀改为在线分程控制,可减少空分设备工况波动。
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