制氧系統的冷量損失故障分析與應對策略研究

曹雄

（延安大學附屬醫院，陜西 延安 716000）

當今醫院的制氧系統主要采用冰輸冷降溫系統、增壓透平膨脹機制冷、全精餾制氧的工藝流程對空氣進行壓縮，提取其中的氧氣體或液體產品。本文以制氧系統的實際運行案例為研究方向展開相關分析研究，重點分析制氧系統冷量損失故障發生原因，通過分析發現主要是由以下四個原因造成的冷量損失故障，并對四個問題提出了具體的解決辦法。

1 制氧系統冷量損失的現實原因

1.1 制氧系統主冷不凝氣外排的問題

在制氧系統的空氣分離裝置制取氧氣的工藝流程中,系統中的主冷不凝氣的排出裝置與冷箱外部相連接,主要是由主冷氮側的液箱與氣箱引出兩條管道完成的,氦氖不凝氣體排除到大氣中就是依靠氣箱與液箱的兩個管道負責,并且擺出的動作由管道的兩個閥門來控制,如果在制氧系統的運行過程中使這兩個閥門持續地打開而且打開的幅度較大,會造成系統內部的冷量從閥門中泄漏,與外部溫暖的空氣接觸之后造成冷箱的外壁凝結冰霜,泄漏嚴重時會導致冷箱外壁被凍裂的現象。

1.2 制氧系統循環液盆泵預冷過程的跑冷問題

如果制氧系統的冷箱頂部出現了結露、結霜的現象，就需要考慮是否出現了循環液盆泵預冷過程的跑冷問題。產生這個問題時，制氧系統中的主冷箱基礎溫度保持正常，但是，還可以觀察到系統內的主冷液位緩慢下降。因此，為了保證制氧系統的冷量保持正常，停止生產過程，將制氧系統的生產量降低，同時將屏障量逐漸升高，可以觀察到系統內的主冷液位逐漸穩定。但是，隨著主冷箱頂部結露、結霜現象的不斷嚴重，制氧系統生產的氧氣質量逐漸下降，為了找到具體原因，打開制氧系統中的主冷箱的蓋子可以發現，主冷箱內部的循環液盆泵預冷過程產生問題，導致主冷箱中的珠光砂沉降，遮蓋部分全部裸露，導致冷箱的內部與冷箱外部存在最大溫差與熱導率，因此，制氧系統的冷量損失增大。

1.3 制氧系統低溫液體泵預冷作業時的液體排放問題

在制氧系統的低溫液體泵預冷作業過程中，由于制氧系統中的兩個液體泵使用同一條回流管路，因此，在液體泵工作時，兩條線路共用的回流管路上的回流閥處于關閉狀態，最終導致大量冷卻液在對液體泵進行冷卻后不能回到共用回流管路，回流低溫液體泵內，而是直接排出。這樣就造成了在制氧系統低溫液體泵預冷作業過程中，有大量的冷卻液被白白浪費，不能進行有效回收，因此導致了制氧系統冷量的大量損失,在制氧過程中對系統的耗能增加,產生不必要的浪費,造成經濟損失。

1.4 制氧系統運行過程中復熱不足損失的控制問題

制氧系統中的冷箱內的低溫返流氣體的冷量將通過換熱器回收，但是，冷量只能遵循從低溫物體傳遞至高溫物體物理規律，因此導致冷量在換熱器傳遞的過程中存在一定的溫差，這個溫差的存在使得冷量在制氧系統的換熱器中不能被完全回收，這種冷量損失就被稱為制氧系統運行過程中復熱不足冷量損失。在制氧系統的運行過程中，隨著換熱器熱端冷量的溫差不斷增大，制氧系統的熱交換冷量損失的現象增強，熱交換不完全，冷量將持續受到換熱器運行狀況的影響。

2 降低制氧系統冷量損失的方案與實施的效果

2.1 制氧系統主冷不凝氣外排的問題解決方案與效果

2.1.1 對工藝管路進行改進

對制氧系統主冷不凝氣外排的問題解決方案可以在制氧系統的冷箱內部另外設置兩只低溫長桿閥，目的是用以控制冷箱內氦氖不凝氣的量，可以將管路連接在污氮管內，同時將蒸發器出口的液氮管道進行改進，避免管道變形、變大，造成更嚴重的冷量損失。為了制氧系統主冷不凝氣外排的問題還可以將該液氮管道斷裂處與其他變形的的管道進行切斷，再對管道重新進行焊接，對液氮管道的支架也要重新架設，避免液氮管道在制氧系統低溫狀態時造成變形泄漏，形成更大的冷量損失。

2.1.2 實施效果

通過對制氧系統主冷不凝氣外排的問題的改進方案，制氧系統可以有效回收不凝氣體的冷量，從而提高系統運行的經濟效益，徹底使冷量不再損失，減輕了冷箱溫度向外傳遞的過程，減少了冷箱外壁的掛霜現象。

2.2 制氧系統循環液盆泵預冷過程的跑冷問題的解決辦法與效果

2.2.1 填補珠光砂

制氧系統處于運行狀態時，解決制氧系統循環液盆泵預冷過程的跑冷的問題可以經冷箱的珠光砂重新填補，仔細檢查主冷箱頂部的開口墊片是否發生破損，及時對破損的墊片進行更換，防治外部的水分將制冷箱內部的珠光砂打濕，造成結塊現象。采用此種簡單辦法就可以避免系統循環液盆泵預冷過程的跑冷的問題。

2.2.2 實施效果

通過上述對主冷箱內部珠光砂更換的辦法，可以實現對制氧系統循環液盆泵預冷過程的跑冷的問題的解決，也預防了由于液氮蒸發對環境帶來的的污染問題，實現在制氧過程中對制氧系統的耗能程度的減輕，提高生產過程的經濟效益。

2.3 制氧系統低溫液體泵預冷作業時的液體排放的問題的解決辦法與效果

2.3.1 保持閥門全開

制氧系統低溫液體泵預冷作業時的液體排放的問題的解決辦法，就是在低溫液體泵后連接一條回流管路至低壓貯槽，因此，在低溫液體泵進行工作時，將閥門打開，多余的液體就可以自行蒸發，而預冷后的低溫氣體將會回流至低壓貯槽內。如果想取得較好的降低冷量損失的辦法，可以使泵時刻處于備用狀態，將閥門時刻保持打開的狀態，可以準備隨時啟動，保證冷量損失的降低。

2.3.2 實施效果

對低溫泵的閥門保持時刻打開的狀態，可以使制氧系統在預冷時不需要排放低溫液體，減少這一步驟就減少了對環境的污染，也降低了冷量的算是，提高了整組制氧系統的經濟效益。

2.4 制氧系統運行過程中復熱不足損失的控制問題解決辦法與效果

2.4.1 對熱端溫差進行控制

制氧系統運行過程中復熱不足損失的控制問題解決辦法就是在制氧系統的冷卻水系統條件允許時，降低空氣排出的溫度、減少含水量，這樣的辦法可以有效降低主換熱器的空氣溫度。而且由于分子篩在對進出的空氣踐行篩過時，需要吸附的水分減少，因此分子篩所需要的能量就減少，在制氧系統相同時間的制造情況來看，吸附器空氣溫度變化量減少。

2.4.2 實施效果

通過將熱端溫差的控制在3℃左右，控制分子篩進出氣體的溫度以及CO2的含量，提高了主換熱器的熱端溫差，效應得到了極大的改善，降低了復熱不足損失，提高了機組的運行經濟性。

3 結語

制氧系統作為生產氧氣的重要制備裝置，為了醫院醫療秩序的安全，工作人員必須引起重視，氧氣制備過程中一旦發生故障，要積極主動采取有效的應對措施，特別是冷量損失故障的產生和處理手段，該類故障的嚴重性較大且會造成整個制氧系統的穩定性下降，進而造成制氧系統相關附件的損壞。因此，我們在制氧系統制備過程密切關注冷量損失故障，及時進行積極主動的維護，以確保冷卻空氣系統的穩定性以及制氧系統的良性運轉。