一起空冷系統事件的思考

蔣小林，袁苑

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷售分公司，安徽馬鞍山243011)

一起空冷系統事件的思考

蔣小林，袁苑

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷售分公司，安徽馬鞍山243011)

馬鋼40000 m3/h制氧機自投產后連續運行8年，通過工藝監控，準確判斷出空冷塔的冷凍水分配器發生噴水孔被水垢及雜物部分堵塞，造成冷凍水流量逐漸減少，影響了空氣冷卻，在等待大修機會期間，通過工藝的方法維持空分安全運行，在大修消缺后，對今后空冷系統運行方式提出了一些思考。

空冷系統；冷凍水；分配器；堵塞；思考

1 前言

馬鋼40000 m3/h制氧機，自2004年正式投產至今，已運行8年。從2010年12月份，開始發現空冷系統的冷凍水泵流量由正常時的130 m3/h逐漸減少，致使冷凍水進空冷塔閥FV2421（投自動狀態，設定水量130 m3/h）閥位由原先35%左右慢慢增加。2011年元月7日，FV2421閥位開至45%，切換至備用水泵，檢驗是單泵問題還是水路系統問題，閥位仍在45%，由此判斷是冷凍水總管水路系統有問題。分子篩空氣進口溫度和再生峰值正常，未見異常。

2 檢查與判斷

將FV2421閥手動控制，逐漸開至50%時，發現水流量隨之增加，那么說明電磁流量計測量不存在問題；現場檢查閥位與DCS校對一致，閥門動作正常。而對比以往備份的資料發現，水冷塔總進水閥LV2431閥位由前期的50%左右，降至49.2%，運行的冷凍水泵現場壓力表壓力由原來正常時0.80 MPa升高到約0.85 MPa，最終判斷是出口管到空冷塔內管路有堵塞，因出口管總管管徑是150 mm碳鋼管，不易堵塞，所以問題應該出現在進空冷塔內冷凍水分配器上（如圖1）。

圖1 空冷塔內冷凍水分配器實物圖

空冷塔冷凍水分配器是由一根150 mm不銹鋼總管和14根80 mm不銹鋼支管組成，布置在空冷塔的頂部，而每根支管下部均勻分布約有幾十個2.5 mm的圓孔洞，將水泵來的冷卻水噴出，以洗滌和冷卻空氣。支管上幾十個2.5 mm的出水孔，由于運行時間長，很容易堵塞，一旦堵塞圓孔洞數量過大，就會直接影響到水泵出口壓力和流量，所以判斷此現象，是小水泵到空冷塔的水分配器出水不暢造成。

圖2 馬鋼40000 m3/h制氧機空冷系統DCS圖

3 原因分析

40000 m3/h制氧機投產運行8年，因主線生產需要，未進行設備大修過，同時由于主觀因素未加以重視，所以空冷塔的水分配器也從未檢查和清洗，當此次事件發生時，由于馬鋼主線生產的需要，40000 m3/h制氧機在老區是主力機組，無法安排停機進行設備檢修；雖然水泵流量及壓力有變化，但是還未影響空冷系統的工況，所以決定先以觀察為主，擇時安排計劃檢修。

4 監控與保產

2011年3月份，情況劣化明顯，冷凍水泵流量減少到115 m3/h，水泵出口閥FV2421閥位開至67%左右，水冷塔總進水閥LV2431閥位由前期的49%降至45%左右。為確保進分子篩空氣溫度在≤21℃和洗滌空氣能力不變的情況下，適當增加常溫水量由452 m3/h調至470 m3/h；雖然冷凍水量有所減少，但是因為水量需求小，水冷塔換熱負荷也相應減小，所以冷凍水泵出口溫度比正常時下降了1.8℃，使得進分子篩空氣溫度得以保證正常（如表1）。

表1 冷凍水正常與異常時參數對比

由表1看出，雖然冷凍水量減少，但是對分子篩進口溫度幾乎沒有影響，對空分運行也不會造成影響。為保證空冷系統工作正常，確保在合理安排計劃檢修前，制氧機安全穩定運行，采取以下幾項措施和預案：

（1）為保證冷凍水泵在出口壓力高情況下正常運行，由正常的每兩個月倒換一次泵，增加頻次為7～9月每月倒換一次，并及時檢查清洗泵前過濾器，嚴密監控運行水泵的電流變化；

（2）對冷凍水量、閥位和溫度變化，認真記錄，特別注意分子篩進口溫度、再生峰值、出口CO2含量趨勢等參數，若有一項偏離時，可將分子篩運行時間調整和嘗試性適當降低制氧機負荷；

（3）當FV2421閥位逐漸全開時，關注水流量的變化，如果水量維持在100 m3/h以上，可不做調整，當水流量下降低于100 m3/h，且影響到分子篩空氣進口溫度上升時，先采取減制氧機負荷，若仍不能改善，則提前申請停運制氧機系統；

（4）加強當班運行人員巡檢，對現場運行冷凍水泵和電機進行巡查，特別關注泵體振動和泵體、管道螺栓緊固程度，發現問題，做到提前處理或倒換水泵；

（5）由于馬鋼需求氮氣量較大，所以無法增加進水冷塔氮氣量，只能要求循環水處理系統，盡可能降低外界供水溫度，減小水冷塔負荷。

通過以上方法，40000 m3/h制氧機成功運行至2012年2月份，在2月份空壓機進行首次解體大修同時，進行空冷塔水分配器故障的消缺。發現水分配器上2.5 mm的圓孔洞被大量污垢和異物堵塞，經處理和清洗后，再啟動運行時所有參數一切正常。

5 事件思考

本次空冷系統事件，原因是空冷塔水分配器上2.5 mm的出水孔被大量污垢和異物堵塞。運行長達8年之久從未進行檢查清理，是因為空分系統采用的內部循環水系統，認為此種運行方式，水質應該比較潔凈，對設備運行影響小。經過此次故障處理后，我們認真進行了總結思考：

（1）雖然現在的空分系統采用的內部循環水系統，當設備運行2～3年時，應考慮對水路系統進行檢查，包括水系統填料。

（2）馬鋼內部循環水系統，大部分采取無閥過濾器，內部是細砂，極易被冷卻水帶到空分冷卻系統中，因考慮更新或更換無閥過濾器，是否采用纖維球或纖維束無閥過濾器，以減少細砂對空分冷卻系統的危害，利用短期空分停運檢修時，打開空冷塔和水冷塔底部人孔，清除其底部淤積的污垢，保證水系統的潔凈度。

（3）檢查空冷塔水分配器時，發現有部分是循環水系統塑料填料碎片堵塞圓孔洞，所以，循環水系統所有過濾器嚴格定期檢查清洗。制氧機空冷系統水泵應按規程定期進行倒換，并檢查清洗泵前過濾器。

（4）加強循環水質的監控，保證循環水質。

表2 循環水質對比表

通過實際循環水質分析表可以看出，部分參數偏高，增設除鐵過濾器，以及合理科學地添加“緩蝕阻垢劑”藥劑來控制水質是很有必要的。

（5）當水泵流量、溫度發生變化時，通過參數來判斷，到底是哪個環節出現問題，就需要通過數據來參考分析，所以平時的記錄和數據備份很重要，它可以及時準確地輔助我們來查找。

（6）經過此次空冷事件，充分認識到，只要在設備允許范圍內，根據工藝需要，適當調整改變水量以保證分子篩和空分工況穩定，完全可以達到所需目的。

6 結束語

空冷系統在制氧機運行中，它的正常，既保證了制氧機的正常運行，又保證了制氧機的安全，所以需要我們在平時運行過程中，對運行設備和參數不斷摸索和積累，并加以改進。

Thinking of Air Cooling System Event

JIANG Xiaolin，YUAN Yuan
(Gas Sale Division,Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

It is 8 years since Masteel’s 40000 m3/h air separator went into operation. The process monitor results indicate that water spray nozzles of freezing water distributor in air cooling tower are partially blocked up by scale and impurity,resulting in gradual reduction of freezing water flow and influencing cooling of air.Before the overhaul,the safe operation of the air separation is maintained by means of the process method.After eliminating shortcomings in the overhaul,some suggestions are offered on operation mode of the air cooling system in the future.

air cooling system;freezing water;distributor;blockage;thinking

TQ051.5

B

1006-6764(2013)07-0035-03

2013-02-21

蔣小林（1972-），男，首席技師，現從事制氧專業技術工作。