空分机组大修技术改造及液氩调试

1 前 言
　　山东寿光巨能特钢有限公司（简称巨能特钢公司）KDON-4000/3000空分机组采用微机DCS控制，分子筛吸附流程，设计氧气产量为3900m3/h，液氩产量（折合标准状态气体）120m3/h，液氧产量（折合标准状态气体）100m3/h。由于设备本身的设计、制造和安装均存在不同程度的缺陷，自投运以来问题不断，机组运行不正常，氩系统一直未能投入运行。为彻底解决空分机组存在的问题，决定对空分机组进行大修技改。
2 空分机组大修改造
2.1 存在问题分析
　　针对空分机组存在的各种问题，经过仔细分析和研究空分机组当前的运行状况以及所有运行参数，分析了可能存在的问题和缺陷及原因，制定详细的大修技改方案。
　　（1）空分塔内B点基础温度一直在﹣70℃以下，低于正常值40℃左右，据此判断在空分塔西南侧有液体管道泄漏，检修时该位置的设备和管道应作为重点检查。
　　（2）空分塔内的珠光砂质量不好，保温效果很差，这也是冷损严重的一个重要因素，因此必须更换质量好的珠光砂。
　　（3）分子筛纯化系统只配备了一套分子筛电加热系统，并且未安装电加热器再生气出口阀门。在更换电加热器时必须停机，但这样会影响炼钢、炼铁等生产厂的正常供气。如果在电加热器再生气出口增加一控制阀门，再备用一套电加热器芯子，利用冷吹的时间进行更换，就可以解决上述问题。
　　（4）水冷塔溢水口一直有水溢出，并且水中带有较多气体，水流不平稳，水冷塔顶部几乎无气体逸出，气、水几乎无换热，进出水温差只有1.5℃。根据此现象判断，水冷塔底部、顶部有堵塞，水冷塔填料结垢严重，应打开水冷塔检查。
　　（5）分子筛纯化系统气动电磁阀全部暴露在室外，并且所有电磁阀电源共用一个断路器。这样会因其中一个或几个电磁阀短路而造成纯化系统全部停止运行，如果不能及时处理将会造成严重后果，因此加装一个电源失电报警系统非常有必要。
2.2 大修技改措施
　　（1）在空分机组停车后，对纯化系统加装了电加热器再生气出口截止阀，为分子筛气动电磁阀安装电源失电报警。在水冷塔检修过程中，发现水冷塔顶部和顶部滤网全部被珠光砂堵塞，布水板开孔太少，部分布水孔被淤泥堵塞，并且填料结垢比较严重。将全部珠光砂和淤泥处理干净，将布水板上的布水孔开大并增加了布水孔数目，将所有填料用盐酸进行除垢处理。
　　（2）对空分塔所有设备和管道进行检漏，对重点部位（空分塔西南侧的设备和管道）进行详细检查。共查出17处漏点，其中4个较大漏点均在空分塔西南侧，包括粗氩塔液空回流阀（V702）、液氮去精氩塔阀（V703）、氮气去精氩塔阀（V707）、下塔吹除阀（V702），与预先的分析吻合。对所有漏点均进行了处理，并对空分塔内所有仪表管线进行加固，在一定程度上减少了仪表参数的波动。在检查过程中，还对因液体泄漏冷却过度而断裂的塔抱箍进行了重新焊接加固处理，确保抱箍安装牢固。检漏处理结束后，填入新的高质量珠光砂。
2.3 改造效果
　　2004年4月9日17：00空分系统开车，在4月11日16：10供出了合格的氧气和氮气，比以前开机缩短了48h。空分系统除氩系统外全部工作正常，所有运行参数均符合要求，氧气、氮气的产量以及纯度均达到了设计要求，液氧日产量达到6m3。
3 空分机组液氩调试
　　2005年4月13日开始对氩系统进行调试，但是调试过程中氩塔阻力和液位一直不稳定，纯度达不到要求，为此，将氩系统暂时退出。为尽快生产出液氩，成立了液氩调试技术攻关小组，于2004年8月15日至8月20日又进行了一次液氩调试，但整个氩系统运行工况不稳定。
　　通过分析两次调试的运行情况和数据，初步断定氩系统的设备可能存在以下问题：
　　（1）粗氩塔Ⅰ冷凝蒸发器的蒸发侧有泄漏，引起粗氩塔Ⅰ的冷凝蒸发器的蒸发侧液氩液位不稳定，造成热负荷不稳定，因此粗氩塔Ⅰ产生的液氩量波动大，引起粗氩塔Ⅰ阻力、粗氩塔Ⅱ阻力以及粗氩塔Ⅰ液氩液位的较大波动，使整个氩系统运行工况不稳定。
　　（2）粗氩塔Ⅰ、Ⅱ的填料内有残留的珠光砂或其它杂物未清理干净，造成上升气体和回流液之间换热不充分、不均匀，致使粗氩塔Ⅰ和Ⅱ的阻力波动较大，粗氩塔Ⅱ的除氧效果特别差。
　　（3）氩系统的设备以及管道设计和安装可能存在问题，使氩系统在工作时气、液的通过能力、换热能力不足，从而造成运行工况波动。
　　但是，氩系统设备的实际情况只能通过扒塔检查进行验证。经与制造厂家协商，巨能特钢公司决定在2004年10月15日利用炼钢厂电炉进行1个月大修的时间，对空分塔进行扒砂检查。结果表明，分析判定的设备问题均不存在。
　　2004年11月14日又开始对氩系统进行调试，但是以前的问题和现象依然存在。经过全面细致的观测和检查，发现粗氩塔I不凝气排放阀门（V767）气量非常小。分析认为，由于该空分装置氩馏分含氩量比较低（4％左右），并且氩馏分中含氧量与含氩量之和远小于设计值（设计值为大于99.999%），因此氩馏分中含氮量较高。而粗氩塔I不凝气放空阀门（V767）气量非常小，氮气排不出去越积越多，造成粗氩冷凝器液位波动大，甚至发生氮塞。为把粗氩塔I中的氮气排放出去，必须加大不凝气的排放量。为此把粗氩塔I不凝气排放阀门（V767）与仪表空压机进气口连接起来，利用仪表空压机的抽气增加不凝气的排放量。方案实施后，很快生产出了合格的液氩。但由于氩馏分含氩量只有4％，氩产量只有80m3/h（折算成标况下氩气）,没有达到120m3/h的设计值。
4 结束语
　　大修技改及液压调试后的运行情况表明，空分机组运行正常，液氩生产稳定，水冷塔溢水问题得到彻底解决，换热效果大为改善，循环水温降提高4℃。纯化系统电加热器芯子更换了一次，更换过程中对空分系统工况没有产生任何影响。
　　随着空分机组运行时间的增加，各种潜在问题和隐患将会逐步显现，如何保证空分机组安全稳定运行是下一步的工作重点。同时随着巨能特钢公司产能的提升，各种气体的用量也在逐步增加，因此如何进一步挖潜改造，特别是提高氧气和液氩的产量也是下一步的工作重点。