空分設備調試總結

KDONAr-10000/2201*/320型空分設備調試總結

王年利

（黑龍江雞西北方制鋼有限公司158100）

摘要：詳述了本單位空分設備的配置特點，及安裝、調試過程中出現(xiàn)的問題和處理，對不合理的設計進行了改造和完善。

關鍵詞：大型空分設備；安裝調試；問題處理；改造完善。

黑龍江雞西北方制鋼有限公司KDONAr-10000/2201*/320型空分設備由開封東京公司配套安裝。采用常溫分子篩吸附，增壓透平膨脹機，規(guī)整填料塔，全精餾無氫制氬技術，DCS集散控制，氧氣外壓縮流程，于201*年10月調試成功，產品達產達標。1、設備配置及特點

1．1空壓機

空壓機為開封空分集團公司產DA1200-42型離心壓縮機，該機利用膜式聯(lián)軸器通過增速器與電機聯(lián)接，為優(yōu)化局部負載工況，首級為懸臂式，軸向進氣、油站配備兩臺3LU80A-6型螺桿油泵，油泵流量597L/min.

1．2氧壓機

配套氧壓機為開封空分集團公司產ZW-60/30型立式、三級四列、無潤滑、活塞式壓縮機。

1．3空氣預冷和分子篩純化系統(tǒng)

空氣預冷系統(tǒng)采用帶水冷塔的新型高效預冷系統(tǒng)�？绽渌�和水冷塔均采用塑料鮑爾環(huán)散堆填料，具有傳熱效率高，阻力小，操作彈性大等特點。配備美國約克公司的YCWSMillennium型螺桿式冷水機組。分子篩純化系統(tǒng)為臥式雙層床結構，其工藝簡單，啟動操作方便，工作周期為4h。

1．4高效規(guī)整填料塔

在北鋼公司的10000m3/h空分設備中，除下塔采用篩板塔外，上塔、粗氬塔和精氬塔均采用新型高效規(guī)整填料塔。從設備實際運行情況看，其操作彈性較大，操作負荷可在90%-110%之間調節(jié)，工況恢復迅速，阻力小，氧、氬提取率較高。由于采用規(guī)整填

料塔對降低能耗也起到顯著作用，空壓機排氣壓力只要保持在0.48Mpa就可使空分設備正常生產。1．5全精餾無氫制氬技術使用規(guī)整填料后塔板阻力降低，使得無氫制氬技術得以實現(xiàn)。取消了制氫站和粗氬凈化系統(tǒng)，簡化了流程，降低了投資費用，

提高了安全系數(shù)。

1．6液體汽化應急系統(tǒng)

本套空分設備配備液氧、液氬應急汽化系統(tǒng)，在空分設備因故障停車時，用應急液體泵將貯槽內液體加壓至2MPa，再經(jīng)過蒸汽汽化器復熱為常溫氣體后送出，可在10min內恢復向管網(wǎng)送氣，可保證10h正常供氣。

2、試車階段出現(xiàn)的問題

2．1空壓機電機燒瓦事故

試車階段后期發(fā)生一起空壓機電機燒瓦事故，10月8日下午2時許,當班人員發(fā)現(xiàn)空壓機電機里側軸瓦溫度快速上升，并達到報警值，立即組織緊急停機�，F(xiàn)場查看，設備其它各潤滑點油壓均正常，只有電機里側軸瓦供油壓力幾乎為零，維修人員拆下軸瓦，瓦面巴氏合金已部分脫落。后檢查油路，在軸瓦進油孔處發(fā)現(xiàn)一橢圓形不銹鋼熔渣，堵住了油孔。這是由于施工單位在油路開儀表孔時，直接用電焊開口，又沒清理管路，熔渣隨油流動，在軸瓦進油孔處卡住，至使斷油燒瓦。

2．2氧、氮出塔流量孔板安裝錯誤

在各項操作參數(shù)均正常的情況下，氧氣產量卻無法提高，只能達到8500m3/h左右，多方調節(jié)無效。經(jīng)查孔板流量引壓儀表管并無泄漏，變送器工作正常，懷疑氧氣流量孔板方向裝反，組織人員拆下氧氣孔板，安裝方向并沒有反，對照孔板流量計算書，發(fā)現(xiàn)尺寸不對，應是氮氣出塔孔板，又拆下氮氣孔板正是氧氣孔板。更換氧、氮孔板，同時孔板兩側直管段原為螺旋管，更換為無縫管，以保證流量數(shù)據(jù)準確。開車后氧產量10500m3/h,純度99.7%。

3、完善與改造

3．1改造1#氧壓機為氧、氮雙備機

原設計四臺氧壓機為三開一備，氮壓機為單機運行，通過增設管道、閥門使1#氧壓機與壓氮系統(tǒng)聯(lián)接，這樣1#機即可做為氧、氮壓縮雙備機，又可為壓氧系統(tǒng)提供保安氮氣。

3．2空壓機、氮壓機潤滑系統(tǒng)管路改造

空壓機和氮壓機油路原設計、施工不盡合理，加之后來安裝隔音罩，使隔音罩內設備管路縱橫，操作、巡視通道狹窄，有些閥門設置在人員通道上，給將來生產留下了安全隱患，為此組織人員對管道走向進行了重新布局安裝，擴大了操作空間，消除了安全隱患。

3．3空壓機油站排煙管道改造

原空壓機油站排煙系統(tǒng)油氣分離效果不好，帶出油量大，既浪費又污染了環(huán)境。我廠自制油氣分離器一臺，加裝在排煙管路上，改善了油氣分離效果。

3．4空壓機油站過濾器加旁路

由于油站過濾器選型偏小，只能兩組同時工作才能保證過濾器阻力值正常，致使無備用過濾器，在線狀態(tài)將無法清洗過濾器，給將來連續(xù)長期生產帶來隱患。增設旁路，加一個備用過濾器與原過濾器并聯(lián)，解決了生產隱患。

3．5水冷塔進水閥加旁通閥

原設計水冷塔進水管路只有一個氣動薄膜調節(jié)閥，此管路直接連在系統(tǒng)總供水管路，一但此氣動閥發(fā)生故障關不上，除非整個系統(tǒng)停水、停車，否則水冷塔水位將無法控制，甚至會淹沒氮氣管路，鑒于此問題，在氣動閥前后各加一個閘閥，并安裝一個旁通閥，以便可以在線切換維修。

3．6溫度變化超速聯(lián)鎖屏蔽

根據(jù)以往經(jīng)驗，常會因為熱電阻，模塊等儀表故障導致軸承溫度值瞬間達到量程上限，DCS程序控制系統(tǒng)聯(lián)鎖設備誤停車。為了避免此類事故發(fā)生，在邏輯控制程序中加一功能塊判斷軸承溫度，若變化速率過快則認為非機械原因，而是儀表故障，則此溫度點自動賦值并鎖定為20℃，避免誤停車，且發(fā)出報警信號，故障排除后可手動復位。實際運行證明安全可靠。

4、結束語

黑龍江雞西北方制鋼有限公司10000m3/h空分設備試車過程中，在設備制造廠家，安裝單位和開封東京空分公司的大力協(xié)助下，順利達到預期目標，作為使用單位則全程參與，全力配合，使操作人員盡快達到熟練操作。

擴展閱讀：達鋼三萬空分設計調試總結

達鋼三萬空分設計調試總結

摘要介紹達鋼30000m3/h空分設備的配置與選型,以及調試小結,并提出了存在的問題。該套設備201*年6月10日投產,產量與純度達到或超過設計指標,運行穩(wěn)定,控制靈活,在線分析準確,液體貯存能力大,體現(xiàn)出開封民營企業(yè)空分設備產品的先進水平。

關鍵詞:大型空分分離設備配置選型調試

達鋼KDONAr-30000/30000/900型空分設備，系河南開元空分集團有限公司成套的分子篩預凈化、帶增壓透平膨脹機，氧氮外壓縮、全低壓全無氫制氬流程的空分設備。這是開封民營企業(yè)第一套三萬等級大型空分設備，其核心技術是解決了四溢流對流塔板的設計計算以及制造問題。該機組的主要配套部機全部采用國產設備，為節(jié)省投資和外匯，振興民族裝備工業(yè)都具有深遠的意義。

圖1.KDONAr-30000/30000/900型空分設備流程簡圖

該設備于201*年10月17日簽訂合同，201*年6月8日開始進行聯(lián)動試車，至6月10日，氧氮產品合格，6月21日，氬產品合格，經(jīng)過三天連續(xù)運行，順利通過性能考核，各項指標均達合同要求。

流程配置與設備選型：

空氣過濾器：無錫宏博，6000m3/min，自潔式。反吹氣體為來自分子篩后的干燥空氣，氣源管加粗，保證自清除效果。

空氣壓縮機：沈鼓，單軸離心，氣量：165000Nm3/h。

氮水預冷系統(tǒng)：配套采用散堆填料的空冷塔、水冷塔;設置冷水機組，但整個系統(tǒng)按照沒有冷水機組進行設計，在冷水機組故障的情況下仍能運行，一臺常溫水泵,一臺低溫水泵,各為一用一備。

冷水機組:約克,螺桿水泵：上海連成

純化系統(tǒng)：設計為兩只分子篩吸附器，臥式雙床層結構,切換使用，用于清除空氣中的水分和二氧化碳等雜質。配備三臺電加熱器,兩用一備,采用立式結構，調功柜控制再生溫度，再生氣流量自動控制。分子篩工作周期4小時，充泄壓過程均通過程序控制閥門定位器進行，整個切換過程平穩(wěn)可靠。

分子篩吸附系統(tǒng)切換閥、調節(jié)閥門均選用KOSO閥門。分子篩采用上海可世13XAPG。鋁膠采用：江西萍鄉(xiāng)環(huán)球。

增壓透平膨脹機：簡陽瑞特，膨脹氣量：24000Nm3/h。

分餾塔及氬提取設備：主換熱器采用國產產品，氧、氮、污氮分別配置，并以空氣進口閥調節(jié)熱端溫差，下塔篩板塔，主冷采用雙層布置，上塔和粗氬塔、精氬塔均采用填料塔。

粗氬泵：ACD，變頻器：ABB填料及分配器：天大北洋

閥門及選型：冷箱內自動閥全部無錫工裝焊接閥，手動閥全部選四川成空焊接閥，冷箱外調節(jié)閥為浙江三方，手動閥天津塘沽。

氧壓、氮壓系統(tǒng)：均為杭氧透平產品。其中氧透單軸，氮透雙軸。儀控系統(tǒng)：

分析儀：重慶特瑞爾，包括一臺TGC201*-AF在線峰量碳氫化合物分析儀，從C1-C9均能分析。DCS：浙江中控，其中UPS采用山特產品。變送器：川儀橫河EJA智能。

液體貯存系統(tǒng)：液氧800m3，液氮800m3，液氬300m3，均為常壓平底貯槽。技術特點：

1.四溢流對流下塔的設計完全靠開元自主研發(fā)，從計算軟件到制造工裝，開元沒有成功的先例可以參考，經(jīng)

過實踐檢驗，效果很好。從開元制造到開元創(chuàng)造，技術能力上了一個新臺階。

2.預冷系統(tǒng)：空冷塔液面采用就地、變送器、液位開關三重保險，分別報警，同時發(fā)生才停車，避免誤動作

停車。水冷塔采用了兩段填料，效率更高，在冷凍機故障狀態(tài)下仍能維持系統(tǒng)運行。增加水過濾器的配置，保證冷水機組和水冷塔的運行。

3.再生氣溫度、流量自動控制，再生氣流量測量采用阿牛巴流量計，阻力小，再生過程平穩(wěn)進行切換，對塔

的沖擊很小，充壓過程通過程序自動控制，切換過程壓力降低僅0.007Mpa。

4.無氫制氬系統(tǒng)：精氬塔的廢氣回收到空壓機進口，避免浪費，便于操作；精氬塔不合格液氬回收到粗氬塔

中部，避免浪費；汽化液氬冷量回收，一系列結構改進使氬系統(tǒng)沒有任何波動。液體泵則全部采用變頻控制。

5.自動化程度高，包括液體產品均采用自動控制，在正常情況下運行，無需任何人為操作。

6.主冷箱和換熱器冷箱分開，降低風險和對基礎的要求，增加了冷箱成本。冷箱充氣設置流量計和壓力表，

避免盲目操作。

7.安全考慮：設置主冷碳氫化合物在線分析儀；各主要位置設置氣體監(jiān)測儀，保護操作和施工人員的安全；

主冷防爆的各項安全措施；冷箱防砂爆的各項安全措施；分子篩防帶水的各項安全措施，目前可以采用的安全措施在這套設備上應有盡有。

缺憾與不足：

1.UPS電源沒有設置旁路功能，由于自身的風扇故障，造成整套空分的停車，應該可以不間斷地切換到市電。

這個小故障反映出目前在降低成本方面存在的危險，小概率事件可能引起嚴重后果的也必須重視。

2.空壓機出口管道口徑僅有600，由于連接有波紋節(jié)、流量孔板、放空閥、防喘振閥、止回閥、送出閥等，管道有20米長，造成阻力比較大，尤其流量測量應采用文丘里管，不能采用流量孔板，最終不得已取消了流量孔板，這樣就失去了防喘振的真正意義，只能是防超壓，反映出我們對外配套廠家的設計審核不夠認真。

3.液體產品量大，膨脹空氣量也相應較大，對氬系統(tǒng)的影響也比較大，不得不將大量膨脹空氣旁通污氮，使

氧提取率不高，隨著設備運行，逐步摸索提高，將來降低能耗，提高提取率是下一步的主要任務。

達鋼三萬空分的結合了近年來開元在設計制造和運行多方面的經(jīng)驗，在設計中將安全性、可靠性放在首位，流路設置、外配機組、控制點設置等各方面都向國內外最高水平看齊，公司上下將這一項目看作重中之重，整個冷箱沒有一個結冰點，包括分析儀在內儀表投標率100%，運行中整個設備全部實現(xiàn)自動控制，氧、氮、氬產品均達合同要求，這對于開元作為一個民營企業(yè)應對經(jīng)濟危機形勢下的市場新局面有著重要意義。

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