出口墨西哥45200m3/h成套空分設(shè)備項目調(diào)試體會
介紹了出口墨西哥45200 m3/h等級空分設(shè)備流程、產(chǎn)品性能指標(biāo)、工藝流程特點和主要配套機組，以及在試車調(diào)試運行過程中遇到的問題和處理方案。依據(jù)該套空分的調(diào)試操作過程總結(jié)了一些經(jīng)驗，為后續(xù)的大型空分項目調(diào)試操作提供了具有參考價值的啟示。
一、前言
45 200 m3/h空分設(shè)備是杭州杭氧股份有限公司為墨西哥最大的聯(lián)合鋼廠——蒙克洛瓦鋼廠(簡稱AHMSA)設(shè)計制造的，也是我國大型空分設(shè)備出口到美洲的第一套，技術(shù)上采用國際一流的中壓氧、中壓氮產(chǎn)品雙內(nèi)壓縮流程，該設(shè)備于2011年3月開始安裝，并于2013年4月29日順利完成成套設(shè)備的最終調(diào)試和性能考核工作，該空分裝置設(shè)備運行穩(wěn)定，各項性能指標(biāo)均超過設(shè)計值。
二、空分設(shè)備流程和產(chǎn)品性能指標(biāo)
45 200 m3/h等級空分設(shè)備工藝流程如圖1所示，產(chǎn)品性能指標(biāo)見下表。
圖1 45 200 m3/h空分設(shè)備工藝流程簡圖
45 200 m³/h空分設(shè)備48h考核驗收性能指標(biāo)表
三、工藝流程特點及主要配套機組
(1) 空氣壓縮機系統(tǒng) 原料空壓機型號為GT153L3K1，空氣增壓機型號GT063L2K1，均采用德國生產(chǎn)的高效、多級離心式壓縮機，壓縮機由各自電動機拖動，電動機采用進口西門子產(chǎn)品。兩臺機組采用戶外布置，此舉既降低了壓縮機廠房的建設(shè)投資，又使空分設(shè)備工藝配管簡潔。
空壓機、增壓機都是采用西門子PLC系統(tǒng)。壓縮機的所有聯(lián)鎖、控制等重要功能由PLC執(zhí)行，并且由壓縮機廠家在出廠時完成PLC內(nèi)部控制程序的調(diào)試，這樣既能保證機器控制的可靠性，同時節(jié)省了很大成本，又能縮短現(xiàn)場調(diào)試時間。
(2)空氣預(yù)冷系統(tǒng) 空氣預(yù)冷系統(tǒng)采用帶水冷塔的新型高效空氣預(yù)冷系統(tǒng)，塔內(nèi)采用特殊設(shè)計的散堆填料，配套進口格蘭富4臺常低溫水泵。
(3)分子篩純化器采用臥雙層床結(jié)構(gòu) 采用長周期，雙層床凈化切換系統(tǒng)采用無沖擊切換用三桿閥，配套的切換閥和電加熱器均采用進口設(shè)備。
(4)精餾塔系統(tǒng) 下塔采用溢流篩板塔技術(shù)，上塔和氬塔均采用高效的規(guī)整填料，下塔主冷和上塔的復(fù)合布置采用雙層結(jié)構(gòu)，大大減小了占地面積和降低了作業(yè)操作難度；2臺膨脹機和6臺低溫液體泵采用Cryostar產(chǎn)品，確保了空分設(shè)備的穩(wěn)定運行；中、低壓主換熱器采用杭氧自己設(shè)計制造一體式換熱器，主換熱器與過冷器同主冷箱分隔布置在板式冷箱內(nèi)；產(chǎn)品液體泵和流程液體泵均為進口設(shè)備，布置在冷箱外便于檢修，且均為一用一備，確保設(shè)備運行的連續(xù)性；采用中壓氧、中壓氮內(nèi)壓縮，產(chǎn)品氣出冷箱直接進入用戶網(wǎng)管，減少氧壓機和氮壓機設(shè)備投資；采用液氧泵內(nèi)壓縮流程，從而使主冷不斷排放液氧，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認為防止碳氫化合物在主冷中積聚，降低了設(shè)備的運行風(fēng)險。
四、試車調(diào)試運行過程總結(jié)
1. 空壓機單機試車過程中的問題及處理
原料空壓機在單機試車期間，正常起動運轉(zhuǎn)29min后開始進行防喘振試驗。提升空壓機排氣壓力，手動緩慢關(guān)小放空閥，大約1h后出現(xiàn)空壓機排氣壓力急速下降，DCS顯示放空閥開度保持在38%，系統(tǒng)其余管路無排氣放空現(xiàn)象。懷疑放空閥已全開才導(dǎo)致壓力下降，到現(xiàn)場核對放空閥開度，經(jīng)查實際開度為100%。對放空閥進行檢查，發(fā)現(xiàn)閥門定位器定位板已變形，定位板材質(zhì)為鋁。分析認為定位板強度不足，由廠服務(wù)工程師確認后將鋁質(zhì)定位板更換成同形狀的碳鋼板，問題得以解決。
空壓機防喘振試驗完成后安排進行后續(xù)管路吹掃，正式起動空壓機，排氣壓力穩(wěn)定在430kPa，運行大約30min空壓機排氣壓力又開始下降，再次查看放空閥，檢查發(fā)現(xiàn)放空閥儀表氣源管接頭斷裂脫落導(dǎo)致放空閥處于全開狀態(tài)不受控制，放空閥底部無支撐架。
分析認為放空閥底部無支撐架、閥門振動過大導(dǎo)致儀表氣源管接頭斷裂脫落，處理方法有兩種：在放空閥底部做支撐架；儀表氣源管由不鋼儀表管換成金屬軟管。第一種方案實施工期較長，現(xiàn)場采取第二種方案，問題得以解決。
2. 增壓機聯(lián)鎖跳車分析、處理
增壓機單機試車以及在裸冷階段都比較正常未出現(xiàn)過任何問題，但在正式調(diào)試階段末端排氣溫度由27℃開始波動，業(yè)主操作人員未及時發(fā)現(xiàn)，溫度上升至聯(lián)鎖值致使增壓機聯(lián)鎖停車，增壓機停車的同時膨脹機也同時聯(lián)鎖停車。將就地溫度計接頭進行擰緊后起動增壓機，末端排氣溫度顯示正常，起動膨脹機。運行一段時間后增壓機末端溫度又開始波動并緩慢上升，檢查末端冷卻器進水閥門開度，閥門一直保持全開狀態(tài)，當(dāng)溫度顯示在37℃左右時現(xiàn)場對末端出口管道采用紅外線測溫儀進行測量，溫度大約25℃，再用手觸摸出口管道，管道冰涼。斷定溫度計已損壞，摘除末端溫度連鎖，更換溫度計后溫度顯示恢復(fù)正常。
3. 分子篩粉末化問題及處理
現(xiàn)場1#分子篩純化器在裸冷調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)在空壓機的同樣背壓下加溫吹冷峰值溫度較2#低35℃；出分子篩流量較2#少6 000 m3/h；出分子篩阻力較2#高0.7kPa左右；分子篩出口AE1203在線表顯示數(shù)據(jù)正常，都在0.5 ppm(1ppm=10-4%)以下。裸冷結(jié)束后拆開1號分子篩兩端人孔，進入內(nèi)部 檢查。入內(nèi)發(fā)現(xiàn)床層表面、容器四壁和濾筒上都是粉塵，且容器兩邊有少量不平整現(xiàn)象。最后決定進入分子篩內(nèi)進行床層表面過篩處理，包括容器四壁粉塵和濾筒表面粉塵采用吸塵器進行吸塵處理，床層表面過篩200 mm，處理過程中發(fā)現(xiàn)深約500 mm床層分子篩粉末化還是很嚴(yán)重。
處理完1#分子篩后，決定將2#分子篩也打開人孔進行檢查，發(fā)現(xiàn)2#分子篩整體情況與1#分子篩類似，但內(nèi)部粉末化程度較1號分子篩輕微。約2/3床層表面較平整，粉末化較輕微，手輕輕挖入床層約25 mm后出現(xiàn)完整無破碎的分子篩；另1/3床層表面較混亂，粉末化較嚴(yán)重。床層表面一小區(qū)域有明顯的浮銹痕跡，對應(yīng)上方濾網(wǎng)也存在浮銹。進入2#分子篩對床層表面粉塵灰多的部位施行過篩處理，濾筒表面與吸附器筒體表面的粉塵采用吸塵器進行處理。
兩臺分子篩在最終調(diào)試階段時，氧產(chǎn)量4萬m3/h負荷時兩臺分子篩阻力均過高(超過30 kPa，二氧化碳含量保持正常值)，只好將氧產(chǎn)量降至3.2萬～3.5萬m3/h負荷以保證分子篩程序能自動進行。經(jīng)過設(shè)計和分子篩廠家技術(shù)人員分析，兩臺分子篩填料粉末化相當(dāng)嚴(yán)重，粉末堵塞過濾網(wǎng)后，造成分子篩阻力過大，若想解決此問題只有將兩臺分子篩吸附劑全部更換。兩臺分子篩更換吸附劑后再次起動分子篩阻力恢復(fù)正常。
4. 分子篩切換閥安裝方向錯誤及處理
分子篩切換閥(三桿閥)在安裝階段，當(dāng)?shù)匕惭b公司根據(jù)常規(guī)安裝方式安裝分子篩出口切換閥，在聯(lián)調(diào)分子篩程序時，分子篩卸壓階段，無論分子篩卸壓閥如何開大，分子篩壓力都維持在200kPa左右，壓力一直卸載不掉，經(jīng)分析由于分子篩切換閥出口閥泄漏造成，經(jīng)過現(xiàn)場確認，此閥門為正裝，由于在卸壓階段是閥后壓力高于閥前壓力，所以需要在安裝時進行反裝，否則會出現(xiàn)泄漏，在停壓縮機后反裝此兩臺出口閥后，泄漏問題解決，分子篩程序運行正常，所以安裝時需要特別注意此事。
5. 低溫水泵出口管振動過大
空氣預(yù)冷系統(tǒng)，空、水冷塔填料裝填完成后開啟預(yù)冷水泵對空、水冷塔體進行塔沖洗，泵起動后發(fā)現(xiàn)止回閥不斷發(fā)出聲響，泵出口管道振動較大，管道振動同時帶動泵體發(fā)生振動�，F(xiàn)場檢查泵后管道支撐架，支架騰空未墊實，將各支架墊實且泵后第一個支架改成固定支架，再次起動運行正常。
6. 試車期間手動閥操作
裸冷結(jié)束后發(fā)現(xiàn)V301閥無法關(guān)嚴(yán)，泄漏量較大。判斷是在吹掃結(jié)束后未進行閥門擾動而直接用較大的F扳手關(guān)死閥門導(dǎo)致閥門密封面受損。將閥門拆卸下來進行研磨處理，閥門拆卸后發(fā)現(xiàn)閥體密封面一處有一壓痕受損，現(xiàn)場加工研磨工具，購買研磨膏進行閥門研磨處理，研磨大約9天，將密封面受損處磨平，最后進行試壓一次通過。試車調(diào)試階段關(guān)閉閥門時應(yīng)注意進行擾動吹掃，以防雜質(zhì)破壞閥門密封面。
7. 氧泵入口閥泄漏情況下拆除過濾器
氧泵運行一定時間后，入口過濾器堵塞，需拆除過濾器進行清潔。但泵入口閥本身質(zhì)量原因?qū)е滦孤┹^大，泵停止后進行加溫，但入口閥泄漏較大，過濾器管道內(nèi)一直存有液體。
處理方案：過濾器拆除時因入口閥泄漏無法將泵體加熱至常溫再進行拆除，先將泵盡量進行加溫，加溫氣投用一段時間后(無液體明顯排出)再將過濾器法蘭螺栓間隔一顆拆除，待間隔螺栓拆除完成后關(guān)閉加溫氣然后將剩余螺栓拆除，螺栓拆除完成后準(zhǔn)備取出過濾器前再開啟加溫器將過濾器加溫，然后再將過濾器抽出進行清潔。過濾器回裝前可打開加溫閥將液體吹出并對管道加溫然后迅速回裝過濾器。加溫氣不斷投用可使管道內(nèi)溫度不至于過低。
8. 氬泵出口管法蘭漏液處理
循環(huán)液氬泵起動運行后多次進行冷緊，但運行一段時間后基礎(chǔ)溫度不斷下降達到-182℃(泵箱內(nèi)已提前裝入礦渣棉)，懷疑泵箱出口法蘭存在泄漏(未開泵之前基礎(chǔ)溫度正常)。將礦渣棉扒出后發(fā)現(xiàn)氬泵出口閥法蘭漏液較大，泵停止運行，泵體排液加溫后拆除法蘭查看墊片，墊片一側(cè)未壓緊，出口閥前后管架加設(shè)限位塊，且兩管架之間距離較遠1.5m。應(yīng)是管道應(yīng)力導(dǎo)致法蘭泄漏。將閥門前后抱箍拆除，更換墊片法蘭擰緊，起動氬泵運行正常。
9. 空分液空純度和氬餾分純度的控制
本套空分產(chǎn)品氮氣由主冷液氮經(jīng)液氮泵壓縮復(fù)熱引出冷箱，由于主冷液氮抽取較多，下塔回流液相應(yīng)減少，液空純度相應(yīng)下降，因此調(diào)試初期氬系統(tǒng)投用后氮氣產(chǎn)量達到設(shè)計值時，液空純度控制應(yīng)接近設(shè)計值32%；由于液空純度較常規(guī)流程低，所以氬餾分含量也相應(yīng)下降，氬提取率較常規(guī)流程偏低小，當(dāng)氬餾分控制超過8%容易形成“氮塞”現(xiàn)象，經(jīng)多次摸索總結(jié)出氬餾分應(yīng)控制低于8%為宜，相應(yīng)的氬餾分流量控制在50 000 m3/h，純氬流量控制在1 200 m3/h，這樣整個氬系統(tǒng)更為穩(wěn)定。
