1、*故障處理*收稿日期:2010 02 25作者簡介:紀紅利,男,1985年生,2007年畢業于河北廣播電視大學電子商務專業,現在唐山長城鋼鐵集團九江線材有限公司制氧廠工作,為制氧廠調度。一起粗氬塔氮塞故障的原因分析紀紅利(唐山長城鋼鐵集團九江線材有限公司制氧廠,河北省遷安市木廠口鎮松汀村南 064404摘要:因為KDONAr 30000/30000/1100型內壓縮流程空分設備氧氣取出量增大而造成氧氣純度下降,進而導致粗氬塔發生氮塞故障,影響后續生產的正常運行。簡介空分設備的制氬流程,詳細介紹了故障原因的分析過程和為消除故障采取的處理措施。關鍵詞:大型空分設備;制氬系統;粗氬塔;氮塞;氧氣純度

2、中圖分類號:TQ116 43 文獻標識碼:BAnalysis of the cause for trouble of nitrogen blocking in crude argon towerJi Hongli(Oxygen Gener ation Factory ,Jiuj iang Wir e Co.,Ltd.,Tangshan Changcheng Iron &Steel Group ,south o f Songding Village,M uchangkou T ow n ,Qian an 064404,H ebei,P.R.ChinaAbstract :Increase

3、of ex traction rate of g aseous ox ygen from M odel KDONAr 30000/30000/1100inner compression process air separation plant results in lowering of purity of gaseous oxygen and in turn results in trouble of nitrogen blocking in crude argon tow er,w hich w ill im pair the consequent norm al production.H

4、 ere,the argon generation process in air separation plant is briefed,the causes for the trouble are analyzed and the measures to eliminate the said trouble are described.Keywords:Larg e sized air separation plant;Argon generation system;Crude argon tow er;Nitrogen blocking;Purity of g aseous ox ygen

5、唐山長城鋼鐵集團九江線材有限公司的KDONAr 30000/30000/1100型空分設備,由河南開元空分集團有限公司設計制造,采用分子篩單層床吸附凈化、空氣增壓機增壓、中壓增壓透平膨脹機制冷、全精餾無氫制氬、雙層浴式主冷、液氧內壓縮流程,于2009年12月25日生產出合格氧產品,一周后生產出氬氣。1 空分設備工藝流程空氣經空壓機壓縮至0 5MPa 并被冷卻,經分子篩純化系統凈化后分為兩股,一股經板翅式換熱器冷卻后直接進入下塔,另一股經空氣增壓機增壓。經過空氣增壓機增壓后的空氣又分為兩股:由空氣增壓機二段抽出壓力為2 174M Pa 的一股空氣,進入增壓透平膨脹機增壓端增壓至2 877M Pa

6、 后進入主換熱器,冷卻后抽出進入膨脹機膨脹,膨脹后的空氣進入下塔;另一股空氣被繼續增壓至6 0M Pa 后進入主換熱器與液氧換熱,被冷卻的空氣經高壓節流閥降壓后進入下塔。從下塔抽取富氧液空送入上塔參加精餾,抽取富氧液空量多時液空純度上升,反之則下降。在上塔設置了一個氧氣旁通污氮管閥V14,用于調節上塔回流比的大小,以調節氬餾分。從上塔相應部位抽出氬餾分氣約38000m 3/h,59氬含量約9%,氮含量約0 01%。氬餾分直接從粗氬!塔的底部導入,粗氬!塔上部采用粗氬塔底部排出、并經循環粗氬泵加壓后的粗液氬作為回流液。粗氬氣自粗氬!塔頂部排出,由粗氬塔底部導入。粗氬冷凝器采用過冷后的富氧液空作為

7、冷源,上升氣體在粗氬冷凝器中液化。在粗氬塔頂部抽出約1100m 3/h 粗氬氣(約99%Ar 、#210-6O 2進入精氬塔中,繼續精餾。在粗氬冷凝器中被冷凝的粗液氬作為回流液回粗氬塔。在粗氬冷凝器中蒸發后的液空蒸汽和相當于2%總液空量的液空返回上塔。在粗氬塔頂部冷凝器設置了一個液空壓力控制閥V706,以便于控制粗氬塔負荷。粗氬氣從精氬塔中部進入。精氬蒸發器利用下塔來的富氧液空作為熱源,促使精氬塔底部的液氬蒸發成上升蒸汽,液空過冷后返回上塔。來自過冷器并經節流的液氮進入精氬冷凝器作為冷源,使精氬塔頂部產生回流液,以保證塔內精餾,使氬、氮分離,從而在精氬塔底部得到純液氬并被送入液氬貯槽。2 故障

8、處理過程2010年1月23日12:30左右,操作人員發現粗氬塔阻力由6 0kPa 下降至4 8kPa,氬餾分流量由36000m 3/h 下降至30000m 3/h 左右,同時粗氬冷凝器液空液位開始上升,粗氬冷凝器液氬溫度呈下降趨勢,氬餾分氬含量由11%上升到13%,3分鐘后DCS 控制系統上顯示氬餾分氬含量超量程,氧氣純度由99 98%下降至99 7%,并且還有下降趨勢。由此判斷粗氬塔發生了氮塞。粗氬塔流程如圖1 所示。圖1 KDON Ar 30000/30000/1100型空分設備全精餾無氫制氬系統粗氬塔流程示意打開粗氬塔放空閥V766開始排氮,關閉氧氣旁通污氮管閥V14和氧氣送出管道上的旁

9、通閥V103,以減少氧產量。氧產量由29500m 3/h 減少至27000m 3/h 左右,以提高氬餾分中氧含量,降低氮含量。10分鐘后,氮塞現象并未好轉,氧氣純度下降到98 8%,并且下層主冷液氧液位由2480mm 上漲至2600mm 左右,同時氬餾分流量下降至22000m 3/h,粗氬塔阻力下降至3kPa 。只能繼續降低氧氣產量,手動打開循環粗氬泵回流閥,控制回流到主塔的粗氬量,防止氧氣純度繼續下降;同時排放下層主冷液氧,將下層主冷液氧液位控制在2400mm 左右。加速主冷液氧的蒸發以提高氧氣純度。操作人員手動打開V706閥來降低粗氬冷凝器壓力以降低粗氬冷凝器液空溫度,增大粗氬冷凝器換熱溫

10、差;同時開大V766閥,放空量由1050m 3/h 上升到1300m 3/h 左右,加快粗氬塔排氮速度。經過3個多小時的調節,氮塞現象消除,制氬系統恢復正常。但是由于氧氣純度過低不得不將氧氣放空,減少了對煉鋼的送氧量,對煉鋼供氧系統造成的影響較大。3 故障原因分析所謂氮塞就是氬餾分中氮含量增加,粗氬冷凝器的溫差縮小,甚至為零,從而造成粗氬冷凝器無法工作。而造成氬餾分氮含量增加的原因主要有以下幾點:%氧氣純度變化對氬餾分組分的影響較大,氬餾分中氮含量隨氧純度的降低而增加;&分子篩吸附器均壓時或者在使用空氣噴射蒸發器蒸發液體時,造成進塔空氣量減少,而氧產量不變時氬餾分中氮含量上升;循環粗氬

11、泵送入粗氬!塔的液體量波動較大,也會影響氬餾分組分,液體量大時氬餾分中氮含量增加;(氮氣產量的影響,當氮氣產量減少時上塔富氬區就要下移,造成抽取的氬餾分中氮含量上升。分析氮塞故障發生前后空分設備運行工況后,認為此次氮塞故障是由于氧氣純度降低所致。而造成氧氣純度降低的原因有以下幾點:%氧氣取出量過大;&富氧液空純度過低;進上塔膨脹空氣量過大;(主冷液氧液位過高等。從氧氣純度的變化并結合空分設備工藝流程,分析此次氮塞故障的原因:(1由于空分設備采用膨脹空氣進下塔流程,60膨脹空氣量變化對上塔影響并不大,并且膨脹空氣量沒有改變,排除了膨脹空氣量過大對氧氣純度的影響。(2液空純度由富氧液空量控

12、制,而富氧液空節流閥開度并沒有改變,排除了富氧液空純度過低對氧氣純度的影響。(3下層主冷液氧液位在氮塞故障發生前為2500mm左右,并不高,氮塞故障之后才上升,所以排除主冷液氧液位過高對氧氣純度的影響。(4在氮塞故障發生前,氧氣管網的壓力由1 5kPa下降至1 2kPa,空分設備氧氣送出流量由28500m3/h左右上升至29550m3/h左右,氧氣純度開始下降,隨后便發生了氮塞。可見,由于氧氣產量增加造成氧氣純度降低,最終導致了粗氬塔氮塞故障。當氧氣管網壓力和用氧量發生波動時,就會使氧氣流量及純度發生變化。由于送氧量增加造成氧氣純度下降,此時上塔富氬區下移。據有關資料介紹:氧氣純度變化0 1%

13、,氬餾分氬含量變化0 8%1%左右。由于氮塞發生時從上塔抽取的氬餾分減小,造成粗氬塔填料內的液體漏下,而沒有及時控制循環粗氬泵流量,使粗氬塔液氬回流至主塔液體量過多,從而破壞了主塔精餾工況,造成主冷液氧液位上升,使氧氣純度進一步降低,反過來使得氮塞加劇。所以氮塞時要及時減少循環粗氬泵流量,以減少回流至主塔的回流量,防止上塔液氧純度降低。4 結束語空分設備任一運行參數的變化,都會影響到相關參數,因此要將參數變化的幅度限制在工藝允許的范圍內。一旦因為操作不當,導致發生運行故障時,要認真分析故障原因,并盡快采取合理措施,加以排除。否則,會使故障程度加深,影響空分設備甚至后續生產系統的運行。以上是筆者

14、根據實際的操作經驗,并結合空分設備流程和相關理論,對氮塞故障原因及消除方法做出的分析和總結,供同行參考。參考文獻:1湯學中,顧福民.新編制氧工問答M.北京:冶金工業出版社,2001.2嚴壽鵬.粗氬塔氮塞的分析及處理J.深冷技術,2003(3:44 46.上海移動物聯網首度應用于高危氣體行業中國移動上海公司首度將物聯網應用于化工這一高危行業,通過多點精確遠程監控的物聯網方案,對上海主要區域的城市管道運輸的工業氣體和醫療氣體等高危氣體實現精確遠程監控,提升城市安全系數。2010年6月,中國移動上海公司攜手國內最大的工業氣體公司液化空氣(中國有限公司,首度將高危氣體遠程監控全面應用于產品生產、數據采集、管道運輸等各個核心環節,覆蓋上海徐匯、閔行、長寧、楊浦、虹口、青浦、閘北、嘉定、松江等多個區縣。目前,中國移動上海公司已為上海城市的高危氣體運輸管道安裝了50個信息采集點,預計年底采集點總數將達200個左右,為安全及產品質量管控提供實時監控。據相關技術人員介紹說,中國移動上海公司開發液化空氣(中國有限公司信息化管理平臺后,在液化空氣(中國有限公司輸氣管道上建立信息采集點,這些智能電子監測幫手能24小時實時監控管道中高