空分设备缩短启动时间和延长运行周期实践.doc

小型空分设备缩短启动时间和延长运行周期的实践顾风善邯郸制氧机厂(退休)，山东省临清市大桥街1010号 252600【摘要】小型空分设备缩短启动时间和延长运行周期的实践 中图分类号：TQll611 文献标识码：BOperating experiencening Short-up time and extending operation cycle of small air separtion plantsGu Feng-shan(Handan Oxygen Plant Manufactory(pre-retirement)1010 Da Qiao Street，Lin Qing City 252600，Shandong Province) 我国所生产的小型空分设备，数量较多的是300m3h、150m3h、50m3h。其中以50m3h系列最多，其代表型号为KZO-50型和KZON-50200型。现绝大多数还在运行中，其中有相当大的部分处于间断运行中。由于目前不少厂站的管理人员和操作人员比较年轻，管理水平和操作经验相对不足。因此，多数设备启动时间较长，运转周期则较短。笔者根据几十年安装试车、修理和运行的经验，将较理想的运行状态和其中容易出现的问题、采用的相应措施，向大家介绍如下，供同行参考。1 启动时间11 较短的启动时间实例 各制造厂设计人员出于保险的考虑，对各种型号的空分设备所规定的启动时间，多数比较保守。比如数量较多的KZO50型空分设备，说明书规定的启动时间为8小时。实际上，根据笔者的经验，启动时间达到6小时是不成问题的，新设备在没有制造缺陷的情况下，实际启动6小时的几乎可以达到100。 笔者所经历过的启动最快的两套50型空分设备，启动时间可缩短到近4小时，其中一套在黑龙江省大庆市，笔者曾参予后期安装和试车启动运行。具体启动过程见后。另一套50型空分设备在山东省济南市，于1984年安装，9月11日第一次试车时，启动时间为6小时5分钟。5年后(1990年5月)，设备维修一次，更换绝热材料珠光砂。由该厂工人自己操作，加温空分塔后的启动时间有两次都达到创纪录的4小时。在1987年10月，笔者参加的三次启动，时间分别达到了5小时35分、5小时15分、4小时35分。 笔者参加150m3h空分设备的安装修理较少，参加的全是旧设备，最好的记录启动时间也能达到6小时和6小时40分(启动最高压力为4MPa，氧气纯度达993以上)。前者为活塞式膨胀机，后者为透平膨胀机(透平膨胀机前最高压力为2MPa)。笔者相信，150m3h空分设备的启动时间少于6小时是可能的。 300m3h空分设备由于启动压力较低，又由于数量较少，操作经验相对不足，笔者参予操作的项目中的启动时间在膨胀机进口压力达19MPa的工况下可达到10小时。据一些同行人员介绍可达9小时。12 启动时间长的原因及采取的措施 但多数制氧厂站的空分设备启动时间达到上述比较理想状态的却较少。查其原因，一般为下面几个方面。121 总加工空气量较少 对于旧设备这点更突出。因为空气量少，设备产冷量就少，而冷损变化不大；且难在启动全过程保持最高工作压力。查原因找漏点，只有加工空气量达到设计规定，才能达到理想产冷量，并减少复热不足的冷损，从而达到理想的启动时间。1.22 启动时膨胀机前压力低 这个问题很容易理解，因进口压力低产冷量少，所以要在启动全过程中始终保持机前压力在最高允许工作压力。某些机型(如KZO50型系列)启动过程中，当出现液空后机前压力往往达不到规定最高压力，尤其是总加工气量不足的旧设备更容易发生这种现象。这就要求操作者了解这些设备的情况，在安装、修理和操作中特别注意。必要时要对设备进行改进，比如增大膨胀机进口压力调节范围；或在运行中调节进口顶杆间隙。123 保温材料潮湿 空分设备保温材料一定要干燥。这个问题在旧设备中尤其突出。购买新保温材料时一定要把好质量关。124 膨胀机安装、修理不到位 膨胀机在安装修理过程中一定要把好质量关。余隙容积尽量小、进排气阀杆一定要运动灵活，不得有延迟关闭现象，进排气阀的密封面一定要严密，不得串气超标。检查配气相位是否正常，凸轮有否安错或磨损，进排气管道阻力要达到最小，进气量要能达到最大。125 节1阀操作不适时 启动中，打开节-1阀前，要尽量使加工气量全部通过膨胀机。当膨胀机已达到最大负荷时，尽量不使原料空气放空，可通过节-1阀送人塔内。126 膨胀机后压力偏高 启动中，要尽量降低膨胀机后压力。在300m3h空分设备的分馏塔内有一个通-4阀可调节此压力。此低压力在尽可能的情况下要保持时间长一些，使塔内多积累一些冷量，给调纯阶段创造有利条件。对150m3h和50m3h空分设备，膨胀机后压力的降低有赖于过冷器、节-1阀、节-2阀和相应管道的低阻力。必要时要查出阻力大处，并处理改造之。如节流阀孔堵塞或太小可进行扩孔；管道有阻塞处要疏通；过冷器阻力过大要查出原因并采取相应降阻措施。室温状态下，中压节流阀的每一系统应能达到三分之二总加工气量(50m3h空分设备)，也就是说，在启动中期，出现液空后，下塔压力不得高于02MPa，越低越好。127 关于间断制氧 间断制氧时，启动时间能达到6小时左右的空分设备，停车24小时重新启动时间约在23小时左右，如停车不超过8小时，氧气纯度合格，启动时间控制在30分钟左右是完全能达到的。其操作方法和正式启动中的某些阶段类似，只是液氧面难以达标，有待运行中逐渐积累。至于间断停车时，分馏塔内保持压力与否，笔者认为似乎影响不太明显。2 运转周期 良好的空分设备的运转周期都可达到一年以上。这主要决定于环境空气(空压机进气口处)清洁程度、加工空气净化程度、设备完好状态、操作技术水平和责任心。其中关键设备是纯化器，纯化器中分子筛的质量尤为重要。对于设备维护和操作人员来说，应特别注意的是按规定加温再生纯化器和按时切换。另外，空压机的运行状态也是因素之一，其中重要的是冷却水温、进排气温度和压缩机油的质量。冷却水的温度最好达20左右或更低。进纯化器的原料气温度不宜超过25。压缩机油质量不好时很容易汽化毒害分子筛，最好选用不易汽化的高标号压缩机油，这样可以延长分子筛的使用寿命。另外，有些空压机曲轴箱内的普通机械油能沿着活塞杆进入气缸内，为此一定要在检修时修好密封函、刮油环。曲轴箱内机械油在没有外漏油点的情况明显减少，就要考虑油有可能进入气缸。在良好状态下，曲轴箱内油面在连续运转三个月以上时才有下降较理想。如上面要求难以达到时，可酌情将机械油换为压缩机油。 如设备为间断运行，更应特别注意安排好生产，以纯化器使用周期不超过规定时间为好(一般为8小时)。 虽然良好的运转条件可使分馏塔运行一年以上仍能保持优良状态，但在液氧中杂质检测设备缺少的情况下，视环境情况以不超过一年为好。 50m3h空分设备，在最好运行状态下，高压压力能长期控制在1517MPa稳定运行。3 理想启动过程实例 1983年4月19日大庆市KZO-50型空分设备启动过程如下： 9：15开车，12、3点温度均为20。 10：00关闭节-1阀(为控制高压不超压，开车后不久就打开节-1阀)。t1：50，t2：115，t3：60，P1(高压)：4OMPa，P2(下塔)：042MPa，P3(上塔)：005MPa；氮流量：320m3h，氧气流量：56m3h。 10：35开节-1阀。P2：03MPa，t2：146，t3：-75。 10：43出现液空。t3：100，P2：026MPa。 11：19液氧液面为15mmH20。P2：021MPa，t2：90，t2：145，t3155。 12：38液氧液面为350mmH20；氧气流量由50m3h关至20m3h。P1：4.0MPa，P2：02MPa，t3：150，液面液面为200mmH，0。 12：40关节-2阀，节-3阀，此时液氧液面为380mmH20。 13：15节-2阀关至812，节-3阀关至512，氧气纯度升至98，液氧液面为450mmH20。 13：44氧气纯度升至993，氧气流量此时为28m3h，液空液面为200mmH20，液氧液面稳定在380mmH20。P1：32MPa，P2：052MPa，P3：0055MPa。 15：00，氧气纯度995，氧气流量50m3h。 此塔氮流量偏高，估计流量装置安装不正确。节-2阀开度712时，阀常堵，中