淺述空分預冷系統注意事項及問題分析

汪 俊 覃泰嶺 趙安寶

（兗礦國宏化工有限責任公司 山東 鄒城 273512）

兗礦國宏化工有限責任公司兩套30000Nm3/h 空分裝置由四川空分設備（集團）有限責任公司成套設計、制造及安裝。 本裝置采用全低壓分子篩流程、增壓機透平膨脹機制冷、全精餾無氫提氬、空氣循環的氧氣內壓縮流程。 以流程先進、技術成熟、運行可靠、操作方便、安全低耗為設計原則。

1 預冷系統簡介

從空氣壓縮機來的熱空氣進入空冷塔下部，由下而上穿過空冷塔的下段、上段填料，依次與中部入塔的冷卻水和頂部入塔的冷凍水進行微分式逆流接觸而傳熱傳質換熱，達到冷卻空氣的目的， 并保證出空冷塔空氣溫度控制在17.5℃以下。 冷卻水由界外供水車間統一供給，冷凍水由水冷塔塔底供應。 來自冷箱的污氮進入水冷塔的底部，自下而上同冷卻水在填料表面進行微分逆流接觸換熱，污氮升溫增濕后排入大氣，由上而下的冷卻水降溫得到冷凍水，底部排出進空冷塔冷卻空氣。

2 安裝及試車要求

本系統的平面布置、管道系統配置、管路和基礎設計等由工程設計考慮，并應注意以下要點：

2.1 空氣冷卻塔、水冷卻塔安裝過程中，嚴禁在塔體上進行動火；

2.2 空氣冷卻塔、 水冷卻塔在安裝過程中， 垂直度應符合JB4710-2005 的規范要求；

2.3 空氣預冷系統安裝就緒后，應作檢漏試驗；

2.4 空氣冷卻塔的冷段和水冷卻塔的冷段、空氣出空氣冷卻塔管道和污氮氣進水冷卻塔管道以及冷水管道均應有保溫措施，液位測點應有防凍設施，以免凍結，使液位控制失靈；

2.5 在安裝空氣冷卻塔及水冷卻塔的內部零件與填料時，應注意人身安全，填料必須盡量裝滿，防止在運行時，填料在塔內跳動；

2.6 本系統的液位是自動調節的，并設有空氣出塔溫度壓力報警聯鎖，空氣冷卻塔、水冷卻塔液面高位報警聯鎖和低位報警聯鎖等，當自動調節系統失靈時，可采用手動控制，但應盡快修復；

2.7 冷卻水泵和冷凍水泵每組兩臺，均為一用一備；

2.8 檢修水冷卻塔前，應先用足夠的空氣進行置換，徹底驅除塔內及管路中的殘余氮氣，進塔前半小時內還應對設備內的氣體進行取樣分析， 含氧量大于20%時才能進人進行檢修，以確保檢修人員的人身安全。

3 運行過程中存在的問題分析和處理方法

3.1 低溫水垢形成

在pH 值為8.8 的條件下， 冷卻水中將有大于10%的HCO3－轉化為CO32－。 在這種情況下，冷卻水中的CO32－含量將大于25mg/L，超過水質控制指標（5mg/L）的5 倍，致使水中的CaCO3含量在0℃至40℃范圍內，遠遠超過其溶解度，而以介穩狀態存在于水中，這時水質和外界條件的微小變化將導致CaCO3的結晶析出。 因此，長期使用的水冷卻塔塔內壁、塔內件表面以及附屬管道中將附著大量的低溫水垢，阻塞冷卻水通道，影響水冷卻塔的換熱效果。

處理方法： ①正常情況下水質穩定劑是通過對鈣、 鎂離子、離子組合物作用和對碳酸鈣的微晶核的分散作用，擴大了碳酸鈣的介穩區，而保持運轉條件下的水質穩定。由于阻垢劑均為水溶性高分子化合物，基鈣、鎂離子組合物，在水溫降低時溶解度均下降， 有關實驗早已證明有機磷型藥劑在高鈣低溫冷卻水中，會發生藥劑沉淀。因此廖水處理藥劑在低溫條件下，其鈣鎂縱使物發生沉淀。 另外，碳酸鈣在0℃時溶解度為20℃的兩倍， 碳酸鈣的低溫溶解， 提高了低溫水的鈣離子含量，進一步強化了水處理藥劑的沉淀作用。②采用離子靜電水處理器。 通過分析進出水冷卻塔的水中的鈣離子含量，調整靜電處理器電流大小，在靜電場的作用下，在結垢系統中能破壞分子之間的結合，改變晶體結構、促使硬垢疏松，增加水的偶極距，提高了水垢的溶解速率，使已經生成的水垢逐漸剝離、脫落、達到除垢的目的。

3.2 水冷卻塔出水溫度高

空分在正常運行一段時間之后， 據車間操作工反映，原空氣冷卻塔空氣出口溫度應為17.5℃左右， 而實際空氣出口溫度在22.5℃左右。 同時他們發現去空氣冷卻塔上部冷凍水進口溫度為22℃，而冷卻水進水冷卻塔溫度為28.5℃，因此判斷出水冷卻塔制冷效果差。 但根據水冷卻塔的冷卻水量、污氮量等實測數據分析，水冷卻塔出口冷凍水水溫不應該如此高。 后車間技術人員梳理、分析操作流程，發現水冷卻塔旁路閥（V9135）開度較大，一部份冷卻水未經過水冷卻塔直接進入冷凍水泵，導致水冷卻塔出水與這股水混合后，水溫度遠高于設定值。 后操作人員調整該旁通閥開度，逐步將各處溫度調整到了設計值范圍。

4 結束語

兗礦國宏化工有限責任公司空分車間兩套30000Nm3/h空分裝置自投產運行至今，工況穩定、可靠，單套最高達到了32000Nm3/h 的氧量，預冷系統穩定運行功不可沒。 但是在設備運行時，操作技術人員應時刻保持高度的責任心，提高對運行參數變化的敏感性， 經常翻看工藝運行指標趨勢圖，學會從趨勢圖上發現問題、分析問題、解決問題。 只有這樣，才能不斷提高對空分設備的操作水平。