42 500 Nm3/h空分高壓板翅式換熱器偏流原因分析及改造

白忠衛(wèi)，陳 毅，姚 明，劉尚進(jìn)

(1.兗州煤業(yè) 榆林能化有限公司，陜西 榆林 719000；2.杭氧股份有限公司 設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310014)

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42 500 Nm3/h空分高壓板翅式換熱器偏流原因分析及改造

白忠衛(wèi)1，陳 毅1，姚 明2，劉尚進(jìn)2

(1.兗州煤業(yè) 榆林能化有限公司，陜西 榆林 719000；2.杭氧股份有限公司 設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310014)

介紹杭氧42 500 Nm3/h空分裝置高壓板翅式換熱器工藝設(shè)計(jì)和參數(shù)，運(yùn)行過程中偏流的原因分析和改造過程。通過對高壓板翅式換熱器吹掃和管路改造后，解決了高壓板翅式換熱器偏流和溫差大的問題，氧氣產(chǎn)量也達(dá)到了設(shè)計(jì)產(chǎn)量42 500 Nm3/h。

空分裝置；高壓板翅式換熱器；偏流；溫差

1 改造背景及原因分析

兗州煤業(yè)榆林能化甲醇廠空分裝置選用杭氧設(shè)計(jì)制造的兩套KDON-42500/22700型設(shè)備，采用壓縮機(jī)組汽輪機(jī)拖動(dòng)，氮水預(yù)冷、分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹制冷、空氣增壓循環(huán)的液氧內(nèi)壓縮、高低壓板翅式換熱器換熱、全精餾無氫制氬流程。高壓板翅式換熱器是美國CHAT公司制造，兩只并聯(lián)設(shè)計(jì)。具體工藝參數(shù)見表1，流程圖見圖1。

2008年裝置投用后，兩套空分高壓板翅式換熱器偏流嚴(yán)重，A套空分膨脹機(jī)中抽空氣溫度TIA411與TIA412溫差相差60℃，B套空分膨脹機(jī)中抽空氣溫度TIB411與TIB412溫差30℃，高壓板翅式換熱器氧氣和污氮?dú)獬隹跍囟绕汀Ｎ夜窘?jīng)過和杭氧的專家分析認(rèn)為：B套高壓板翅式換熱器偏流主要原因是原始試車吹掃不合格，高壓和中壓空氣換熱通道堵塞引起。A套高壓板翅式換熱器偏流嚴(yán)重還與珠光砂堵塞換熱通道有關(guān)，因?yàn)锳套空分氧泵回流閥曾經(jīng)爆裂造成冷箱珠光砂帶入分餾塔，經(jīng)氧泵帶入高壓板式換熱器堵塞氧氣通道[1]，最后氧泵氣蝕檢查入口過濾器發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)破損變形嚴(yán)重，濾網(wǎng)附著大量珠光砂。

通過分析認(rèn)為：板翅式換熱器通道堵塞很難吹除干凈，需扒出兩套高壓板翅式換熱器冷箱珠光砂，割開兩只高壓板式換熱器空氣、氧氣進(jìn)、出口通道，單獨(dú)進(jìn)行正、反向吹掃，然后在空氣進(jìn)兩只高壓板式換熱器前增加手動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)空氣量，平衡換熱量。

表1 高壓板翅式換熱器主要參數(shù)

圖1 高壓板式換熱器工藝流程圖

2 改造內(nèi)容

2.1 高壓板翅式換熱器吹掃

1.兩套空分裝置排液復(fù)熱、停車后，扒出兩套高壓板翅式換熱器冷箱珠光砂。分別割開高壓空氣、膨脹空氣和液氧進(jìn)、出高壓板翅式換熱器支管，割下短管用塑料布包扎好取出留用，遠(yuǎn)離板式側(cè)端口用塑料布包好，防止雜物進(jìn)入。

2.提前從儀表空壓站配φ158×4.5的鍍鋅管至高壓板翅式換熱器頂部，安裝吹掃控制手動(dòng)蝶閥。吹掃用恒變壓交替吹掃，吹掃完畢驗(yàn)收，確保無油、無雜質(zhì)。

3.高壓空氣進(jìn)、出高壓板翅式換熱器支管依次接臨時(shí)管線，管線上設(shè)置手動(dòng)蝶閥，以儀表空壓站3臺無油螺桿機(jī)產(chǎn)氣為吹掃氣源，吹掃氣量～8100 Nm3/h，吹掃高壓空氣通道，確認(rèn)高壓空氣通道吹掃干凈后，再依次對膨脹空氣和液氧通道進(jìn)行吹掃，吹掃前確保配臨時(shí)吹掃管干凈，無油、無雜質(zhì)。

2.2 高壓板式換熱器管道改造

高壓板式換熱器改造后工藝流程圖見圖2。

1.高壓空氣進(jìn)高壓板翅式換熱器支管從冷箱頂部穿出，并增加套管，經(jīng)法蘭組件過渡到碳鋼管道，再匯總至冷箱外高壓空氣總管，同時(shí)在每個(gè)冷箱外的支管上增加一只手動(dòng)蝶閥。

2.中壓空氣進(jìn)高壓板翅式換熱器支管從冷箱頂部穿出，并增加套管，經(jīng)法蘭組件過渡到碳鋼管道，再匯總至冷箱外中壓空氣總管，同時(shí)在每個(gè)冷箱外的支管上增加一只手動(dòng)蝶閥。

3.高壓空氣、中壓空氣出高壓板翅式換熱器支管和液氧進(jìn)、出支管的管道連接完畢后，采用X射線探傷法對施焊的焊縫質(zhì)量進(jìn)行評定，并做氣密性試驗(yàn)。

圖2 高壓板式換熱器改造后工藝流程圖

3 效果驗(yàn)證

兩套空分改造運(yùn)行后，在沒有對新增加蝶閥操作的情況下，A套空分中壓空氣溫度TIA411，TIA412溫差由原來60℃縮小為15℃左右，B套空分中壓空氣溫度TIB411，TIB412溫差由原來30℃縮小為1℃左右，兩套空分高壓板翅式換熱器冷損明顯減少，產(chǎn)氧量提高，A套空分氧氣產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量42 500 Nm3/h。

表2 改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對比

注：1.因B套空分機(jī)組存在問題及氧氣流量計(jì)顯示偏低，所以氧產(chǎn)量未達(dá)到設(shè)計(jì)值;2.通過增加的手動(dòng)蝶閥，調(diào)整兩只高壓板翅式換熱器高、中壓空氣量，中抽溫差完全可以消除。

4 結(jié)束語

空分裝置原始試車吹掃非常關(guān)鍵，需要把好質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)。A套空分因氧泵回流閥爆裂，造成珠光砂進(jìn)入分餾塔帶出至換熱器通道，工藝介質(zhì)通過時(shí)造成偏流，本次改造雖然經(jīng)過正、反向吹掃，但珠光砂進(jìn)入換熱通道，很難被徹底吹凈，有機(jī)會(huì)還需進(jìn)行多次吹掃。

我公司兩套空分裝置因設(shè)計(jì)較早，高壓板翅式換熱器進(jìn)、出介質(zhì)通道采用“Z”型設(shè)計(jì)，而“Z”型設(shè)計(jì)容易造成兩只換熱器偏流，目前大型空分普遍采用“Y”型對稱設(shè)計(jì)，阻力小不易形成偏流[2]，有機(jī)會(huì)需進(jìn)一步改進(jìn)。此次成功改造經(jīng)驗(yàn)，為解決空分裝置板翅式換熱器運(yùn)行偏流難題提供了借鑒。

[1] 莊光山，馬高永.高壓板翅式換熱器氧通道堵塞原因分析和處理[J].深冷技術(shù)，2011(1)：1-4.

[2] 毛央平，毛紹融.大型空分設(shè)備板翅式換熱器偏流問題分析[J].深冷技術(shù)，2010(2)：45-48.

42 500 Nm3/h ASU High Pressure Plate Fin Heat Exchanger the Causes of Drift Analysis and Reform

BAI Zhongwei1，CHEN Yi1，YAO Ming2，LIU Shangjin2

(1.Yanzhou Coal Mining Yulin Energy & Chemical Co., Ltd., Yulin 719000，China； 2.Designing Institute, Hangzhou Hangyang Co., Ltd., Hangzhou 310014，China)

Introduced Hangyang 42 500Nm3/h ASU high pressure plate fin heat exchanger design and process parameters, the device during operation of the bias current cause analysis and transformation process. Through the high pressure plate fin heat exchanger tubing purged and reform, to solve the high-pressure plate-fin heat exchanger and the temperature difference between the bias issue, oxygen production has reached design production 42 500 Nm3/h.

ASU；high pressure plate fin heat exchanger；drift；temperature difference

2016-08-04

O647.33

B

1007-7804(2016)05-0026-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.008

白忠衛(wèi)(1983)，男，畢業(yè)于陜西科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)為兗州煤業(yè)榆林能化有限公司技術(shù)主管，工程師。E-mail: bai3564225@163.com