35000 m3/h制氧機組主換熱器堵塞處理

幸 鋼

（重慶朝陽氣體有限公司，重慶 401325）

前言

重慶朝陽氣體有限公司（以下簡稱：朝陽公司）35000 m3/h制氧機組是川空設計、制造的空分設備。于2009年投運，該機組初期運行良好。2015年初該機組進行了計劃中修。4月該機組重新啟動之后，發現主換器出現冷損逐步增大的不正常現象。主要表現為熱端溫差逐步增大，液體產品產量逐步減少。最后連主冷液氧的保安排放都不能正常保證，只有通過減少液氬產品生產，才能勉強維持該機組的安全運行。

進一步觀察發現，該裝置返流氣體與正流空氣溫差都普遍增大，特別是產品氧氣出塔與正流空氣溫差最大，已接近7.2℃，遠大于設計溫差3℃。如此大的溫差產生了嚴重的復熱不足冷量損失，影響了裝置自身的冷量平衡，制約了液體產品的產出。

1 處理方案的討論

經過現場勘查，專題討論，向行業專家咨詢，提出了兩個解決方案：方案一是扒砂入內處理；方案二是反向吹掃。兩方案對比分析見表1。

扒砂入內處理是經過全塔扒砂進入主換熱器冷箱內，對其熱端封頭進行切割，進入正流空氣通道，人工清除堵塞物，然后再恢復。

反向吹掃是通過增加臨時管道、閥門，利用氮氣，通過工藝流程的合理組織，實現對各正流空氣通道的輪流反向吹除。

表1 兩方案對比分析表

2 確定處理方案

通過對兩方案的對比分析，總體看方案一投入較大，參與人數眾多，對大顆粒異物堵塞成功處理的可能性較高，但對通道內粉塵堵塞無效；而方案二對主換熱器通道內粉塵清除可能有效，但未聽說過有成功先例，且可能對大顆粒堵塞物無效。專家比較傾向方案一。

畢竟大型空分機組停機檢修的機會不多，一旦方案選擇失誤，將對該機組運行周期兩年內的經濟運行產生影響。遂對堵塞物的可能性進行了深入的分析，詳見表2。

表2 主換熱器堵塞物可能性分析表

我們根據該機組投產以來的運行參數分析，工藝管路現場勘察，以及歷次檢修項目核查，得出較大顆粒物堵塞的可能性不大，最終確定優先實施方案二。

3 方案實施

在方案選定后，隨即制定了施工方案：在冷箱系統復熱后，拆除主換熱器空氣流道熱端蝶閥和法蘭間一段鋼管，在鋼管上開孔焊接管道與DN250的手動閥連接后安裝回原管路（共4組）；拆除增壓機出口的單向閥，安裝手動閥。詳見圖1所示（圖中粗線表示新增閥門及管線）。

圖1 方案實施管線圖

施工完成后，為確保吹掃效果，項目組經過反復討論，確定了吹掃方案并組織實施，吹掃步驟如下：

（1）保持引壓口到主換熱器正流空氣流道的閥門開啟，將其他與主換熱器正流空氣流道相連的管線上最近的閥門關閉。

（2）從純化器后的儀表管道引入常溫干燥空氣或氮氣，充壓到0.5 MPa（G）(不允許超過空氣流道的設計壓力)后，關閉充氣口處閥門；開啟待吹掃換熱器組正流空氣通道熱段新加的DN250手動閥，讓氣體快速從熱段吹出，盡量帶走通道內的雜質。在吹除口設置吹掃靶。

（3）重復進行第1步，直到排氣口后吹掃靶上無明顯雜質。

（4）依次對下一組主換熱器正流空氣流道進行吹掃。

（5）保持引壓口到主換熱器增壓空氣流道的閥門開啟，將其他與主換熱器增壓空氣流道相連的管線上的最近的閥門全部關閉。

（6）從膨脹機前的高壓吹除閥處引入常溫干燥空氣或氮氣，將增壓空氣流道充壓到0.5 MPa（G）(不允許超過增壓空氣通道的設計壓力)后，關閉充氣口處閥門；開啟增壓機出口單向閥處安裝的手動閥，讓氣體快速從熱段流出，盡量帶走增壓空氣通道內的雜質。同樣在吹除口設置吹掃靶。

（7）重復進行第6步，直到排氣口后吹掃靶上無明顯雜質。

4 實施效果前后對比

該機組主換熱器共有8只單元，每2只單元組成1個小組，共有4個小組，每個小組的正流空氣通道都設置獨立的吹出口，膨脹空氣通道設置一個吹出口。正流空氣通道，每個吹出口都吹出來大量粉塵及部分機械雜質顆粒，臟物量幾乎相當；膨脹空氣通道，其吹出口吹出來的粉塵很少、吹出來的機械雜質顆粒幾乎沒有。粉塵呈黃土顏色，機械雜質顆粒主要是焊碴顆粒，最大顆粒為直徑約10 mm的焊碴。

主換熱器吹掃完后，隨即機組重新啟動。正常運行后，其熱端溫差明顯變小、產品產量明顯增加，機組運行狀況基本上恢復正常。

實施前后主換熱器溫差對比，見表3。

表3 吹掃前后主換熱器熱端溫度對比 ℃

實施前后該機組各產品平均產量對比（為了方便比較，有意將入塔空氣量控制在相同水平），見表4。從表4可看出，吹掃后產品氧氣增加1345 m3/h，液氧量增加約900 m3/h，液氬量增加約235 m3/h。所有參數基本恢復到正常狀態，吹掃效果明顯。

表4 吹掃前后機組產量對比 m3/h

5 結論

制氧機組主換熱器通道堵塞，若判斷為粉塵、細小顆粒物、較輕的雜物等附著力小的異物造成，只要流程組織合理，完全可以通過反向吹掃的方法處理解決。

運用反向吹掃的方案解決制氧機組主換熱器堵塞的方案，大大簡化了施工難度，節約了人力、物力；豐富了主換熱器局部堵塞的處理思路，對同類問題的出現提供了新的解決方案；避免了對設備不必要的內部損傷，防止設備運行壽命縮短；避免了全塔扒砂的安全風險；避免了扒裝珠光砂對環境的污染。