空分设备运行维护操作指南

空分设备运行维护操作指南空分设备作为分离空气制取氧、氮、氩等工业气体的核心装置，广泛应用于化工、冶金、能源、电子等领域。其稳定运行直接关系到下游生产的连续性与安全性，科学的运行维护操作是保障设备高效、可靠、长周期运转的关键。本文结合行业实践经验，从设备认知、操作规范、维护保养、故障处置及安全管理等维度，系统梳理空分设备运行维护的核心要点，为现场操作人员提供实用参考。一、空分设备系统认知空分设备通过空气压缩、预冷净化、制冷液化、精馏分离等工艺实现气体分离，核心系统包括：空气压缩系统：由空气压缩机（离心式/活塞式等）、冷却器组成，将空气加压至工艺要求压力，为后续流程提供动力。预冷与纯化系统：预冷系统（如空冷塔、水冷塔）降低空气温度，纯化系统（分子筛吸附器）脱除空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，避免后续设备堵塞或爆炸风险。制冷与精馏系统：通过透平膨胀机等设备实现空气液化，精馏塔（上塔、下塔）利用氧、氮沸点差异，通过多次气液传质实现组分分离，产出高纯氧、氮产品。产品输送系统：通过泵、压缩机将液态或气态产品输送至用户端，包含储罐、管网、计量装置等。理解各系统的功能逻辑与设备关联，是精准操作与维护的前提。二、运行操作规范（一）开机前准备设备外观检查：确认塔体、管道无变形泄漏，阀门保温层完好；检查压缩机、膨胀机等转动设备的地脚螺栓、联轴器是否紧固，防护栏齐全。仪表与控制系统：启动DCS/SIS系统，检查压力、温度、液位、流量等仪表显示正常，联锁保护功能（如超压停机、低液位报警）测试有效。介质与能源确认：循环水、电力、仪表气供应正常；分子筛吸附器再生完成（若为停机后重启），吸附剂温度、压力符合启动要求。阀门状态校验：按开机流程逐一确认阀门开闭状态（如空分塔均压阀、产品输出阀初始为关闭，放空阀、导淋阀开启排净积液）。（二）开机操作流程1.空气压缩与预冷：启动空气压缩机，缓慢升压至正常工作压力；同步启动预冷系统，调节空冷塔、水冷塔液位与温度，确保空气出塔温度≤设计值（通常≤10℃）。2.纯化系统投用：待空气流量稳定后，切换分子筛吸附器（若为双塔结构，一塔吸附、一塔再生），严格控制吸附时间（通常4~8小时，依分子筛规格调整），吸附后空气的二氧化碳含量应≤1ppm。3.制冷与精馏建立：启动透平膨胀机，调整膨胀量与机前温度，逐步建立空分塔内的冷量平衡；观察下塔、上塔液位上升趋势，待主冷（主冷凝蒸发器）液位达到设计值的80%以上，启动精馏工况调整，通过回流比、产品取出量优化氧、氮纯度。4.产品输出与稳定：当氧、氮纯度满足工艺要求（如氧纯度≥99.6%、氮纯度≥99.99%），缓慢开启产品输出阀，调节流量至额定负荷，期间密切监控塔压、液位、纯度的动态平衡。（三）运行参数监控压力参数：空气压缩机出口压力波动≤±0.05MPa，精馏塔上塔压力≤0.06MPa，下塔压力≤0.5MPa；若压力异常升高，检查阀门是否误关、负荷是否过载；压力骤降则排查泄漏或流量失控。温度参数：空气出纯化器温度≤10℃，膨胀机进口温度偏差≤±2℃，主冷液氧温度与液氮温度差≤1℃（温差过大致使传热效率下降）。液位与纯度：主冷液氧液位稳定在40%~60%（过低易导致干塔，过高影响精馏效率）；氧纯度通过气相色谱或在线分析仪实时监测，若纯度下降，优先检查精馏塔回流比、进料量是否失衡，或分子筛吸附是否失效。（四）停机操作正常停机：按“产品减量→停精馏→停制冷→停纯化→停压缩”的逆序操作，逐步降低设备负荷；空分塔保压或微充氮气置换，防止潮湿空气进入；主冷液氧需排净（避免碳氢化合物积聚），设备降温至常温后关闭所有阀门。紧急停机：遇火灾、爆炸、重大泄漏或联锁触发时，立即切断压缩机、膨胀机电源，开启放空阀卸压，关闭产品输出阀；后续按事故预案处理，重启前需全面检查设备完整性与介质纯度。三、维护保养要点（一）日常巡检与记录设备状态巡检：每班至少巡检2次，重点检查压缩机振动（≤4.5mm/s）、轴承温度（≤75℃），膨胀机转速（偏差≤±50rpm），管道接口、阀门填料函有无泄漏（用肥皂水或红外检测仪排查），分子筛吸附器进出口温差（正常吸附时温差≥15℃，再生时温差≤5℃）。参数记录与趋势分析：记录压力、温度、液位、纯度等关键参数，绘制趋势曲线（如每小时记录一次），通过数据波动预判设备隐患（如主冷液位持续下降可能是泄漏或排放过量）。（二）定期保养项目每日保养：清理空冷塔、水冷塔水池杂物，检查循环水泵运行电流；排放各设备导淋阀积液，防止冻堵。每周保养：检查分子筛吸附器切换程序（时间、压力切换是否精准），测试气动阀门动作灵活性；对压缩机、膨胀机的润滑油位、油质进行检查，必要时补充或更换。每月保养：更换空气过滤器滤芯（压差≥0.03MPa时提前更换），检查精馏塔内件（如塔板、填料）是否堵塞（通过压差判断），校准关键仪表（如氧分析仪、液位计）。每年保养：对空分塔进行扒砂（若为填料塔）或检查塔板腐蚀情况；更换分子筛吸附剂（吸附效率下降或使用年限超5年）；对压缩机、膨胀机进行解体大修，更换磨损部件。（三）关键部件维护压缩机与膨胀机：每运行2000小时检查轴承间隙、密封件磨损，清理叶轮结垢；透平膨胀机需定期检查喷嘴、叶轮的气蚀情况，确保动平衡精度。分子筛吸附器：再生时严格控制加热温度（通常≤200℃）与冷吹峰值（≤180℃），防止吸附剂烧结；吸附剂使用中避免带水（进水会导致吸附剂粉化，需立即更换）。精馏塔与主冷：定期分析液氧中碳氢化合物含量（≤30mg/L），超标时加大液氧排放量；每3年对主冷进行酸洗（针对水垢）或氦检漏（排查泄漏），确保传热效率。四、常见故障处理（一）产品纯度不达标故障原因：分子筛吸附器失效（吸附剂粉化或再生不彻底）、精馏塔回流比失调（回流液量不足或过量）、主冷泄漏（氧氮混合）。处理措施：切换备用分子筛吸附器，对失效吸附剂再生或更换；调整精馏塔进料量、产品取出量，优化回流比；若主冷泄漏，停机查漏修复（通常需氦质谱检漏定位漏点，补焊或更换换热管）。（二）设备泄漏泄漏类型：空气泄漏（塔压下降、能耗升高）、产品泄漏（纯度下降、产量减少）、冷箱泄漏（冷损增大、结霜结冰）。处理步骤：用肥皂水或检漏仪定位泄漏点，若为法兰泄漏，紧固螺栓；若为管道或塔体泄漏，降压后补焊（冷箱内泄漏需先扒除珠光砂，干燥后修复）；泄漏严重时紧急停机，防止设备超压或冷量骤失。（三）制冷能力不足故障表现：主冷液位不上升、空分塔温度回升、产品产量下降。排查方向：膨胀机效率下降（叶轮磨损、密封失效）、换热器堵塞（水分或二氧化碳冻结）、空气量不足（压缩机故障或入口滤网堵塞）。解决方法：检修膨胀机，更换磨损部件；对换热器进行加温解冻（通热氮气或蒸汽）；清理压缩机入口滤网，修复压缩机故障。（四）仪表故障典型问题：液位计假液位（因结晶或堵塞）、分析仪数据失真（传感器污染）、联锁误动作（信号干扰或模块故障）。应急处理：液位计故障时，通过人工导淋或备用仪表辅助判断；分析仪故障时，切换手动控制并送检维修；联锁误动作时，先解除联锁（经审批后），排查信号回路，更换故障模块。五、安全注意事项（一）操作安全劳保防护：操作时佩戴防冻手套、护目镜（防止低温冻伤），进入冷箱或设备内部前，确认氮气置换合格（氧含量≥20.9%），并办理受限空间作业票。防静电与防窒息：设备及管道接地电阻≤4Ω，氮气区域设置“窒息危险”警示标识，作业时携带便携式氧含量检测仪。（二）设备安全防爆管理：液氧储罐、主冷等区域严禁存放油脂类物品，定期清除管道内的碳氢化合物（通过液氧排放或催化燃烧）；空分塔检修后，用干燥氮气置换至氧含量≤0.5%，防止爆炸。压力与低温防护：压力容器定期校验（每3年一次），安全阀、爆破片确保灵敏可靠；低温管道、阀门保温完好，防止人员接触冻伤。（三）应急处置泄漏事故：氧气泄漏时，开启通风设备，远离火源；氮气泄漏时，立即撤离现场，在通风良好处急救（必要时心肺复苏）。火灾爆炸：液氧泄漏引发火灾时，用干粉灭火器或干砂灭火，严禁用水（水