空分機組大修技術改造及液氬調試

1 前 言
　　山東壽光巨能特鋼有限公司（簡稱巨能特鋼公司）KDON-4000/3000空分機組采用微機DCS控制，分子篩吸附流程，設計氧氣產量為3900m3/h，液氬產量（折合標準狀態氣體）120m3/h，液氧產量（折合標準狀態氣體）100m3/h。由于設備本身的設計、制造和安裝均存在不同程度的缺陷，自投運以來問題不斷，機組運行不正常，氬系統一直未能投入運行。為徹底解決空分機組存在的問題，決定對空分機組進行大修技改。
2 空分機組大修改造
2.1 存在問題分析
　　針對空分機組存在的各種問題，經過仔細分析和研究空分機組當前的運行狀況以及所有運行參數，分析了可能存在的問題和缺陷及原因，制定詳細的大修技改方案。
　　（1）空分塔內B點基礎溫度一直在﹣70℃以下，低于正常值40℃左右，據此判斷在空分塔西南側有液體管道泄漏，檢修時該位置的設備和管道應作為重點檢查。
　　（2）空分塔內的珠光砂質量不好，保溫效果很差，這也是冷損嚴重的一個重要因素，因此必須更換質量好的珠光砂。
　　（3）分子篩純化系統只配備了一套分子篩電加熱系統，并且未安裝電加熱器再生氣出口閥門。在更換電加熱器時必須停機，但這樣會影響煉鋼、煉鐵等生產廠的正常供氣。如果在電加熱器再生氣出口增加一控制閥門，再備用一套電加熱器芯子，利用冷吹的時間進行更換，就可以解決上述問題。
　　（4）水冷塔溢水口一直有水溢出，并且水中帶有較多氣體，水流不平穩，水冷塔頂部幾乎無氣體逸出，氣、水幾乎無換熱，進出水溫差只有1.5℃。根據此現象判斷，水冷塔底部、頂部有堵塞，水冷塔填料結垢嚴重，應打開水冷塔檢查。
　　（5）分子篩純化系統氣動電磁閥全部暴露在室外，并且所有電磁閥電源共用一個斷路器。這樣會因其中一個或幾個電磁閥短路而造成純化系統全部停止運行，如果不能及時處理將會造成嚴重后果，因此加裝一個電源失電報警系統非常有必要。
2.2 大修技改措施
　　（1）在空分機組停車后，對純化系統加裝了電加熱器再生氣出口截止閥，為分子篩氣動電磁閥安裝電源失電報警。在水冷塔檢修過程中，發現水冷塔頂部和頂部濾網全部被珠光砂堵塞，布水板開孔太少，部分布水孔被淤泥堵塞，并且填料結垢比較嚴重。將全部珠光砂和淤泥處理干凈，將布水板上的布水孔開大并增加了布水孔數目，將所有填料用鹽酸進行除垢處理。
　　（2）對空分塔所有設備和管道進行檢漏，對重點部位（空分塔西南側的設備和管道）進行詳細檢查。共查出17處漏點，其中4個較大漏點均在空分塔西南側，包括粗氬塔液空回流閥（V702）、液氮去精氬塔閥（V703）、氮氣去精氬塔閥（V707）、下塔吹除閥（V702），與預先的分析吻合。對所有漏點均進行了處理，并對空分塔內所有儀表管線進行加固，在一定程度上減少了儀表參數的波動。在檢查過程中，還對因液體泄漏冷卻過度而斷裂的塔抱箍進行了重新焊接加固處理，確保抱箍安裝牢固。檢漏處理結束后，填入新的高質量珠光砂。
2.3 改造效果
　　2004年4月9日17：00空分系統開車，在4月11日16：10供出了合格的氧氣和氮氣，比以前開機縮短了48h。空分系統除氬系統外全部工作正常，所有運行參數均符合要求，氧氣、氮氣的產量以及純度均達到了設計要求，液氧日產量達到6m3。
3 空分機組液氬調試
　　2005年4月13日開始對氬系統進行調試，但是調試過程中氬塔阻力和液位一直不穩定，純度達不到要求，為此，將氬系統暫時退出。為盡快生產出液氬，成立了液氬調試技術攻關小組，于2004年8月15日至8月20日又進行了一次液氬調試，但整個氬系統運行工況不穩定。
　　通過分析兩次調試的運行情況和數據，初步斷定氬系統的設備可能存在以下問題：
　　（1）粗氬塔Ⅰ冷凝蒸發器的蒸發側有泄漏，引起粗氬塔Ⅰ的冷凝蒸發器的蒸發側液氬液位不穩定，造成熱負荷不穩定，因此粗氬塔Ⅰ產生的液氬量波動大，引起粗氬塔Ⅰ阻力、粗氬塔Ⅱ阻力以及粗氬塔Ⅰ液氬液位的較大波動，使整個氬系統運行工況不穩定。
　　（2）粗氬塔Ⅰ、Ⅱ的填料內有殘留的珠光砂或其它雜物未清理干凈，造成上升氣體和回流液之間換熱不充分、不均勻，致使粗氬塔Ⅰ和Ⅱ的阻力波動較大，粗氬塔Ⅱ的除氧效果特別差。
　　（3）氬系統的設備以及管道設計和安裝可能存在問題，使氬系統在工作時氣、液的通過能力、換熱能力不足，從而造成運行工況波動。
　　但是，氬系統設備的實際情況只能通過扒塔檢查進行驗證。經與制造廠家協商，巨能特鋼公司決定在2004年10月15日利用煉鋼廠電爐進行1個月大修的時間，對空分塔進行扒砂檢查。結果表明，分析判定的設備問題均不存在。
　　2004年11月14日又開始對氬系統進行調試，但是以前的問題和現象依然存在。經過全面細致的觀測和檢查，發現粗氬塔I不凝氣排放閥門（V767）氣量非常小。分析認為，由于該空分裝置氬餾分含氬量比較低（4％左右），并且氬餾分中含氧量與含氬量之和遠小于設計值（設計值為大于99.999%），因此氬餾分中含氮量較高。而粗氬塔I不凝氣放空閥門（V767）氣量非常小，氮氣排不出去越積越多，造成粗氬冷凝器液位波動大，甚至發生氮塞。為把粗氬塔I中的氮氣排放出去，必須加大不凝氣的排放量。為此把粗氬塔I不凝氣排放閥門（V767）與儀表空壓機進氣口連接起來，利用儀表空壓機的抽氣增加不凝氣的排放量。方案實施后，很快生產出了合格的液氬。但由于氬餾分含氬量只有4％，氬產量只有80m3/h（折算成標況下氬氣）,沒有達到120m3/h的設計值。
4 結束語
　　大修技改及液壓調試后的運行情況表明，空分機組運行正常，液氬生產穩定，水冷塔溢水問題得到徹底解決，換熱效果大為改善，循環水溫降提高4℃。純化系統電加熱器芯子更換了一次，更換過程中對空分系統工況沒有產生任何影響。
　　隨著空分機組運行時間的增加，各種潛在問題和隱患將會逐步顯現，如何保證空分機組安全穩定運行是下一步的工作重點。同時隨著巨能特鋼公司產能的提升，各種氣體的用量也在逐步增加，因此如何進一步挖潛改造，特別是提高氧氣和液氬的產量也是下一步的工作重點。