精氩塔余气放空管道堵塞处理培训

精氩塔余气放空管道堵塞处理培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01事故概况与现象描述02精氩系统流程原理03事故前运行状态分析04堵塞原因深度剖析CONTENTS目录05堵塞位置定位与验证06堵塞处理实施步骤07操作注意事项与安全规范08总结与防范措施优化01事故概况与现象描述

事故发生背景与时间线事故触发事件2004年2月14日，2#14000制氧机因动力供电总线故障导致系统停车。

系统恢复关键节点19时45分启动空压机，15日0时30分启动氧压机，1时启动循环液氩泵，12时投精氩塔时发现异常。

故障现象确认投精氩塔时，精氩塔压力比设定值偏高约15kPa；余气放空阀PCV750微机给定值与现场开度均为100%，但放空口无气体吹出，流量计指示为0，打开旁通阀V751仍无气体。

异常现象及初步判断精氩塔压力异常升高2004年2月15日12时投精氩塔时，精氩塔压力比设定值偏高约15kpa，出现明显反常情况。

放空阀状态与气体流量异常精氩塔余气放空阀PCV750微机给定值100%，现场阀门开度100%，但放空口无气体吹出，现场流量计指示为0；打开旁通阀V751后仍无气体流出。

初步判断结论综合压力异常、放空阀失效及流量为零的现象，判断精氩塔余气放空管道已发生堵塞。现场检查与数据确认异常现象确认精氩塔压力比设定值偏高约15kPa；精氩塔余气放空阀PCV750微机给定值与现场开度均为100%，但放空口无气体吹出，流量计指示为0；打开旁通阀V751后仍无气体流动。精氩塔压力曲线分析系统停车后2小时内，精氩塔压力PIC703无数值显示（最小量程为0kPa），表明存在负压情况。关键液位与压力参数核查精氩塔冷凝器液氮液位在停车2小时内从1500mm逐步降低，液氮侧压力约69kPa（对应饱和温度82K）；精氩塔蒸发器液氩液位保持1200mm正常液位，液氩侧压力为大气压（对应饱和温度87.29K）。阀门状态确认粗氩气进精氩塔阀FCV702在停车期间全关；精氩塔余气放空阀PCV750持续全关，且该阀非高密封阀。02精氩系统流程原理原料气处理流程精氩塔核心工艺流程

含氧3～5×10-6（V/V）的粗氩气通过FCV702阀门进入精氩塔进行除氮提纯，顶部含氮较高的余气经PCV750阀放空，底部生成的精液氩通过LCV704进入液氩计量罐。热源供给系统

下塔上部气氮作为热源进入精氩塔蒸发器，与液氩换热后冷凝为液氮，通过HC701进入过冷后的液氮管参与上塔精馏，实现热量回收与循环利用。冷源供给系统

下塔过冷后的液氮通过LCV703节流进入精氩塔冷凝器，蒸发为气氮后经PCV704进入污氮总管排出冷箱，为精氩塔提供稳定的低温环境。辅助放空控制

投运精氩塔前，粗氩气可通过V756阀直接放空，确保系统启动阶段的压力稳定与杂质排除，保障后续精馏过程的顺利进行。

主要设备及阀门功能01精氩塔核心设备功能精氩塔是氩气提纯的关键设备，通过精馏作用去除粗氩气中的氮气等杂质，在底部产出高纯度精液氩，顶部含氮较高的余气经放空管道排出。

02精氩塔冷凝器与蒸发器冷凝器以过冷液氮为冷源，将精氩塔顶部气体冷凝；蒸发器以下塔气氮为热源，使塔底液氩蒸发参与精馏。两者配合实现氩氮分离，保障精液氩纯度。

03关键阀门功能：FCV702与LCV704FCV702为粗氩气进塔调节阀，控制进入精氩塔的粗氩气流量；LCV704为精液氩出塔调节阀，将塔底精液氩输送至液氩计量罐，实现液位稳定控制。

04放空与压力控制阀门PCV750为余气放空阀，负责排出精氩塔顶部含氮余气以维持塔内压力；V751为旁通阀，在PCV750故障时辅助放空，二者共同保障系统压力稳定。

介质流向与关键参数

精氩塔主体介质流向含氧3～5×10-6（V/V）的粗氩气通过FCV-702进入精氩塔除氮，顶部含氮较高的余气经PCV-750阀放空，底部精液氩通过LCV-704进入液氩计量罐，再分至中压氩泵和氩储槽。

冷热源介质流向下塔上部气氮作为热源进入精氩塔蒸发器，冷凝为液氮后经HC-701入过冷液氮管；下塔过冷液氮作为冷源经LCV-703节流进入精氩塔冷凝器，蒸发为气氮后通过PCV-704入污氮总管。

关键压力参数正常运行时精氩塔冷凝器液氮侧压力约69kPa（饱和温度82K），氩侧接近常压（液氩饱和温度87.29K）；处理堵塞时需控制氮侧压力55kPa、氩侧压力40kPa。

关键液位参数精氩塔冷凝器液氮正常液位1500mm，蒸发器液氩正常液位1200mm；停车期间液氮液位逐步降低，液氩液位基本保持正常。03事故前运行状态分析精氩塔压力异常表现压力变化趋势与负压问题系统停车后2小时内，精氩塔压力PIC703无数值显示（最小指示量程为0kPa），表明存在负压情况。投运精氩塔时，压力比设定值偏高约15kPa，且放空阀全开状态下无气体排出，流量计指示为0。负压形成机制分析停车期间，精氩塔冷凝器液氮液位从1500mm逐步降低，液氮侧压力维持69kPa（饱和温度82K），其液化能力大于精氩塔蒸发器自然蒸发能力，导致系统内气体持续冷凝，形成负压环境，持续时间约2小时。负压的危害影响负压状态下，放空阀PCV750因关不严导致湿空气倒吸进入余气放空管道，水分在-60℃以下低温段结冰，造成管道冻堵；同时可能引发设备内部结构变形或外部杂质吸入，加剧系统故障风险。液位及温度参数记录

精氩塔冷凝器液氮液位变化停车2小时内，液氮液位从1500mm逐步降低，停车期间液氮侧压力基本为69kpa，对应饱和温度82K。

精氩塔蒸发器液氩液位情况停车2小时内，液氩液位基本保持正常液位1200mm，液氩侧压力基本为大气压，对应饱和温度87.29K。

关键温度参数参考值氩的三相点温度为83.8K，停车期间精氩塔冷凝器液氮侧饱和温度82K，蒸发器液氩饱和温度87.29K。01阀门状态与系统关联性FCV702阀门状态对系统压力的影响粗氩气进精氩塔阀FCV702在停车期间全关，导致精氩塔与主系统隔离，无法通过粗氩气平衡压力，加剧了负压形成风险。02PCV750阀门密封性能与湿空气侵入精氩塔余气放空阀PCV750非高密封阀，停车时虽设定全关但实际关不严，负压状态下湿空气通过该阀进入管道，低温环境导致水分结冰堵塞。03LCV703阀门操作与冷凝器液位控制精氩塔冷凝器液氮节流阀LCV702全关后，配合吹除阀V752排放液氮，可消除液氮液化能力大于蒸发器蒸发能力的失衡，避免持续负压。04多阀门联动对堵塞处理的关键作用处理堵塞时需协同操作PCV750、V751全开放空，FCV702控制氩侧压力，LCV704排放液氩，通过阀门组合动作实现系统加温与压力平衡。04堵塞原因深度剖析

氩固化可能性分析与排除氩固化现象及行业案例在制氧机运行中，精氩冷凝器内液氩固化现象时有发生，相关事例见过报道，我厂1#一万四制氧机也出现过此类事故。

常压下氩固化的理论条件若精氩塔冷凝器液氮侧、氩侧压力基本为大气压，氮侧饱和温度为77.35K，远低于氩侧三相点温度83.80K，液氮可能将氩侧气体固化。

本次事故氩侧压力与温度分析停车期间精氩塔冷凝器液氮侧压力基本为69kPa，此时液氮饱和温度为82K；氩侧接近常压，固化温度为83.80K，且氩侧压力低于正常运行压力。

氩固化可能性排除结论综合以上分析，本次精氩塔余气放空管道堵塞非氩固化所致，氩固化的可能性不大。负压形成机制与湿空气侵入负压形成的核心原因停车期间，精氩塔冷凝器液氮液位基本保持1500mm正常液位，其液氮液化能力大于精氩塔蒸发器自然蒸发能力，导致精氩塔内压力持续降低，形成负压，持续时间约2小时。负压状态的关键参数证据精氩塔压力PIC703最小指示量程为0kPa，系统停车2小时内该仪表无数值显示，表明存在负压；同期精氩塔冷凝器液氮侧压力基本为69kPa，液氩侧压力接近常压。湿空气侵入的路径与条件精氩塔余气放空阀PCV750在停车期间持续全关，但该阀非高密封阀存在关不严问题，在负压作用下，湿空气通过PCV750阀及余气放空管道倒吸入精氩塔系统。低温冻堵的形成过程侵入的湿空气在低温管道（低于-60℃）及余气抽出口（浸泡于液氮中，温度-190℃以下）处，水分迅速结冰，导致余气放空管道发生冻堵。

低温冻堵的物理过程湿空气入侵条件精氩塔因冷凝器液氮液化能力大于蒸发器蒸发能力产生负压（持续约2小时），PCV750放空阀关不严，导致湿空气通过余气放空管道进入系统。

水分冷凝结冰机制进入的湿空气在低温管道内（低于-60℃区域），水分迅速冷凝并冻结成冰；余气抽出口处因浸泡在液氮中（温度低于-190℃），成为冻堵高发位置。

堵塞物形成过程湿空气持续进入后，冰晶在低温管壁逐渐堆积，导致管道流通截面积减小，最终形成完全堵塞，表现为放空口无气体排出、流量计指示为0。05堵塞位置定位与验证可能堵塞点的理论分析氩固化堵塞可能性排除若氩固化，固体氩将充填在精氩冷凝器氩侧。但停车期间精氩塔冷凝器液氮侧压力69kPa，饱和温度82K；氩侧接近常压，固化温度83.80K，因氩侧压力低于正常运行压力，固化可能性不大，故排除此堵塞点。余气放空管低温段冻堵分析刚停车时余气放空管整体处于低温状态，精氩塔出现负压后，湿空气通过关不严的PCV750阀进入管道，在温度低于-60℃的部位，水分易结冰导致冻堵，此为可能堵塞点之一。余气抽出口处冻堵分析余气抽出口处因浸泡在液氮中，温度仍在-190℃以下，而无介质流动的管道温度恢复较快，湿空气进入后极易在此低温处冻结，形成堵塞，此为另一可能堵塞点。

余气放空管冻堵特征压力异常特征精氩塔压力比设定值偏高约15kpa，余气放空阀PCV750全开状态下，放空口无气体吹出，流量计指示为0，打开旁通阀V751仍无气体流动。

堵塞位置特征主要发生在余气放空管低温段或余气抽出口处。刚停车后管道处于低温状态，精氩塔负压时吸入湿空气，在低于-60℃处结冰；余气抽出口因浸泡在液氮中温度低于-190℃，湿空气易在此冻结。

诱因关联特征与精氩塔负压状态直接相关。停车期间，精氩塔冷凝器液氮液化能力大于蒸发器自然蒸发能力，导致塔内负压持续约2小时，未关严的PCV750阀使湿空气侵入并在低温管道结冰。

余气抽出口冻结风险评估余气抽出口温度环境特征余气抽出口在系统停车后仍浸泡在液氮中，温度持续处于-190℃以下的超低温状态，为湿空气冻结提供了极端条件。

湿空气侵入与冻结机理当精氩塔因负压通过关不严的PCV750阀吸入湿空气时，水分在-190℃的余气抽出口处迅速冷凝并结冰，形成堵塞物。

与放空管其他位置冻堵的对比相较于放空管其他部位（温度仅低于-60℃），余气抽出口因直接接触液氮，温度更低，湿空气冻结速度更快，堵塞风险更高。

历史案例验证2004年2#14000制氧机事故中，余气抽出口因持续低温和湿空气侵入，成为冻堵的主要位置之一，需重点防范。06堵塞处理实施步骤

处理原则与目标设定核心处理原则在处理精氩塔余气放空管道堵塞时，必须遵循确保主工况稳定的原则，包括制氧和粗氩工况不受显著影响，同时快速、有效地解决堵塞问题，以减少生产中断时间。

首要目标：保障系统稳定运行处理过程中需优先保证制氧及粗氩系统的正常运行，避免因处理堵塞而引发其他工艺故障，如粗氩塔氮塞等，确保整体空分设备的安全稳定。

次要目标：快速有效清除堵塞在稳定主工况的前提下，采取针对性措施，迅速定位并清除余气放空管道堵塞，恢复精氩塔正常压力及放空功能，缩短处理时间，减少对氩产品生产的影响。液氮及液氩排放操作

精氩塔冷凝器液氮排放步骤全关精氩塔冷凝器液氮节流阀LCV703，切断液氮冷源供应；打开精氩塔冷凝器液氮侧吹除阀V752，彻底排净冷凝器内残留液氮，为后续加温操作做准备。

液氩系统排放操作要点打开精液氩入液氩计量罐阀LCV704及液氩计量罐排液阀V757，通过双阀联动将精氩塔蒸发器、液氩计量罐内的液氩完全排放，避免低温介质残留影响加温效果。

排放过程安全注意事项排放操作需缓慢进行，防止低温液体快速气化导致管道超压；排放口需设置警戒区域，禁止人员靠近，避免低温冻伤风险；排放完成后关闭相关阀门，确保系统隔离。

精氩塔冷凝器加温方法排净冷凝器液氮全关精氩塔冷凝器液氮节流阀LCV703，打开冷凝器液氮侧吹除阀V752，排净内部液氮，消除低温冷源。

通入仪表空气加温在吹除阀V752处接入20℃分子筛后仪表空气，通过PCV704阀控制氮侧压力为55kPa（高于上塔压力），使加温气体经污氮总管排出，对冷凝器进行加温。

控制加温压力与流量加温过程中需监控精氩塔压力PI703及冷凝器氮侧压力PI704，确保压力稳定，避免对主工况造成冷损影响。

塔体及管道加温控制01精氩塔冷凝器加温操作全关精氩塔冷凝器液氮节流阀LCV703，打开吹除阀V752排净液氮；在V752处接入20℃仪表空气，通过PCV704控制氮侧压力55kPa，确保气体经污氮总管排出，仅增加系统冷损。

02精氩塔塔体加温流程打开粗氩气放空阀V756、进塔阀FCV702、精液氩入计量罐阀LCV704及排液阀V757；在V757处接入20℃仪表空气，通过FCV702控制氩侧压力40kPa（高于粗氩塔出口压力），气体经FCV702、V756放空完成加温。

03余气放空管道蒸气加温针对放空管低温冻堵，对出冷箱段管道采用蒸气加温；同时全开余气放空阀PCV750及旁通阀V751，形成气体流通通道，加速冰堵融化。

04加温过程压力与流量控制严格控制仪表空气压力，确保粗氩气流量FI702不低于安全值，防止仪表空气倒流入粗氩冷凝器引发氮塞；通过FCV702与V756协同调节，维持系统压力稳定。

放空管道蒸气加温工艺加温目标与适用场景针对精氩塔余气放空管道因湿空气进入低温环境结冰导致的堵塞，通过蒸气加温使冰堵物融化并排出，适用于已确认的放空管某处或余气抽出口处冻堵情况。

操作前准备工作1.确保精氩塔余气放空阀PCV750及旁通阀V751均处于全开状态；2.检查蒸气源压力及温度，确保满足加温需求；3.准备好连接管路及保温措施，防止热量损失。

蒸气加温实施步骤在精氩塔余气放空管道出冷箱处，采用蒸气直接加温。通过控制蒸气流量和加温时间，使管道温度逐步升高至0℃以上，促使冰堵物融化。过程中密切监测管道温度及压力变化，避免局部过热损坏管道。

加温效果验证方法加温过程中，通过触摸管道外壁感知温度回升情况，当放空阀PCV750出口处有气体吹出且流量计指示恢复正常时，表明堵塞已疏通。随后关闭蒸气加温装置，完成加温操作。07操作注意事项与安全规范压力与流量控制要点仪表空气压力控制往精氩塔通仪表空气时，压力不能太高，需通过FCV702阀和V756放空阀调整控制，确保粗氩气流量FI702不低于安全值，防止仪表空气倒流入粗氩冷凝器引发氮塞事故。精氩塔氩侧压力控制加温精氩塔塔体时，用FCV702阀控制精氩塔氩侧压力在40kpa，该压力需高于粗氩气出粗氩塔压力，以保证加温气顺利流通。精氩冷凝器氮侧压力控制加温精氩塔冷凝器时，通过PCV704阀将氮侧压力控制为55kpa，此压力需大于上塔压力，确保仪表气能顺利通过PCV704阀进入污氮总管，且对制氧工况基本无影响，仅增加少量冷损。

关键参数监测与应急处理压力监测：精氩塔压力PIC703实时监控精氩塔压力，正常运行时应符合设定值。当出现压力异常偏高（如高于设定值15kpa左右）且放空阀全开无气体排出时，需警惕管道堵塞。停车期间需关注是否出现负压（PIC703最小指示量程为0kpa，无数值时可能存在负压）。

液位监测：冷凝器与蒸发器液位精氩塔冷凝器液氮液位正常约1500mm，蒸发器液氩液位正常约1200mm。停车期间需监控冷凝器液氮液位变化，若其液化能力大于蒸发器自然蒸发能力，易导致精氩塔负压。

温度监测：饱和温度与三相点关注液氮饱和温度（如69kpa压力下为82k）与氩三相点温度（83.8k）的关系，判断液氩固化风险。同时注意余气放空管道低温状态（如-190℃以下），湿空气进入易结冰堵塞。

应急处理：压力与流量异常响应当监测到粗氩气流量FI702过低（甚至为0）时，需通过FCV702阀和V756放空阀调整控制压力，防止仪表空气倒流入粗氩冷凝器引发氮塞事故。若精氩塔压力PI703突然下降，可能是余气放空管吹通的反应，需及时现场检查。

系统恢复前的检查确认01堵塞管道疏通状态确认检查精氩塔余气放空阀PCV750及旁通阀V751出口是否有气体吹出，现场流量计指示是否恢复正常，确认堵塞已彻底清除。

02加温吹扫管路拆除与复位拆除精氩塔冷凝器氮侧吹除阀V752及液氩计量罐排液阀V757处连接的加温胶管，确保各阀门恢复至正常工作状态。

03精氩塔内气体置换验证使用粗氩气对精氩塔内仪表空气进行置换，置换时间不少于2小时，确保塔内气体纯度符合投运要求。

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