14 000 m3/h空分系統冷開車過程的幾點注意事項

劉志茹

（安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠，河北安陽 455004）

前言

隨著安鋼生產規模的不斷擴大，空分裝置的安全順利啟動，是保證日常生產檢修順利進行的關鍵步驟。下面就幾次14 000 m3/h 機組冷狀態開車過程中所發現的問題進行分析探討。

1 空氣壓縮機

空氣壓縮機的啟動主要包括2 個步驟，流程見圖1。

圖1 2#14 000 m3/h機組空壓機流程圖

（1）壓縮機啟動前的檢查

啟動前的檢查主要是油、水、電、氣及閥門的檢查，包括油溫，油過濾器阻力，供油壓力、油泵處于互投狀態，油箱油位；冷卻水泵啟動后的水壓，供水流量，中間冷卻器排水、排氣檢查；還有儀表空氣氣源壓力，空氣過濾器氣源壓力，脈沖控制儀投入運行，壓縮機放空閥、防喘振閥動作靈活，導葉關至啟動位置，聯鎖值正確，無跑冒滴漏現象等。

除此之外，通過幾次冷開車過程還發現2 點需要特別注意的事項：（1）啟動前的檢查未完成前，切勿通知電氣送高壓電源，如果提前送電很有可能因為種種原因造成壓縮機送電后突然啟動，發生人身傷害事故。（2）平時為了驗證壓縮機聯鎖能夠起作用，那么每次系統停車時，都采用軸承溫度、軸承振動等條件進行聯鎖停車，那么在啟動前，一定要檢查手動啟動開關的位置，見圖2。以防止啟動送電過程中造成壓縮機直接啟動運行，出現人身安全或設備事故。

圖2 2#14 000 m3/h空壓機就地手動啟動開關

（2）啟動后的調整

啟動壓縮機后，觀察啟動電流、各級壓力變化。當電流降至正常值后，對測振儀進行復位，然后將導葉開啟至適當值，夏季為60%，冬季為45%；同時，要根據油溫變化情況及時調節油溫，保證機組散熱，當這些參數穩定后，先手動全關空壓機放空閥HV1002，切記要根據機后壓力緩慢操作，然后逐漸設高防喘振閥PIC1009 設定值，2#14 000 m3/h 機組的防喘振閥在閥門關閉后期壓力上升速度較快，那么這時需要注意的是應該分數次小幅度設高防喘振閥設定壓力值PIC1009，如果直接設高到正常值0.45 MPa，那么隨著防喘振閥的關小，空壓機后的空冷塔和分子篩充入氣量大幅減少，空壓機后壓力會有一個大幅上升的過程，很容易造成超壓事故。空分系統穩定后，還要根據空壓機機后壓力及時開大或關小導葉，如果空壓機后壓力過高，防喘振閥會打開，造成能源浪費；如果空壓機壓力過低，又可能造成壓縮機失壓輕載事故。壓機放空閥及防喘振閥示意圖見圖3。

圖3 空壓機放空閥及防喘振閥示意圖

2 預冷系統

預冷系統的操作也包括2個方面：

（1）預冷系統啟動前補水操作

在空壓機升壓過程中，確認空冷塔排水閥V1105 和水冷塔排水閥V1142 關閉后，可以開始對水冷塔內進行補水，預冷系統投用時一定要注意補水時水位的控制，當水冷塔水位達到500 m3/h 時即可提前關閉補水控制閥LV1103，此后填料上的水落下后水位會達到1 600 mm 左右，切勿等到水位1 000 mm 以上時才去關閉補水閥，否則會造成水位過高，極易導致氮氣、污氮氣管道進水，從而發生凍堵事故。另外，預冷系統一定要在空冷塔壓力達到0.4 MPa 后再啟動，如果壓力過低時啟動，很容易在升壓過程中將水帶入分子篩內部造成分子篩進水事故。

（2）預冷系統啟動后的調整

當空冷塔壓力高于0.4 MPa 后，確認高壓水泵進口閥門處于全開狀態，一定要先排盡泵內氣體后再啟動常溫水泵和低溫水泵，如果不排氣，泵后止回閥密封不嚴，可能會發生空冷塔內氣體串入高壓水泵，嚴重時甚至會造成整個循環冷卻水系統串氣，引起一連串設備事故。

3 分子篩系統

分子篩主要是由程序控制，所以啟動前需要注意的是，先要驗證一下程序運行正常。目前我們每次停車操作時詳細記錄分子篩運行狀態后將分子篩程序停止，然后系統冷開車前重新激活程序，并讓程序無負荷運行一個周期，這樣不僅能夠保證分子篩程序不會因為手動關閉閥門時造成程序混亂，還能夠在每次開車前檢查2臺分子篩閥門的運行狀況，有效保證了分子篩的穩定運行。

4 空分塔系統

空分塔系統冷開車過程中最需要注意的是防止超壓，在打開塔內送氣閥FCV101 后，要根據上塔壓力及時開啟上塔的放空閥。FCV101 閥在系統中的位置見圖4。

圖4 空氣進空分塔總閥FCV101

送氣開始時，塔內保存的液體大量氣化，塔內壓力也會快速上升，如果不能及時開啟產品放空閥，極易造成上塔超壓，對塔內的容器和管道不可避免地造成一定程度的損壞。所以在向塔內送氣過程中，FCV101 閥的操作一定要慢，要根據壓縮機后的壓力與塔內容器的壓力進行比對后確定V101的送氣速度。在送氣的同時，操作人員還需要注意下塔阻力的變化，當下塔阻力達到一定值（該套設備為15 kPa 左右）時，要及時打開下塔液空節流閥，將下塔的液體及時送入上塔，如果沒能及時開啟該閥，那么下塔塔釜液位會很快滿表，影響整個工況的調整。當塔內壓力穩定后，開始調純過程，此時需要注意液氮節流閥FCV2 的開度，因為此時進塔空氣量較正常狀態時少，所以液氮節流閥開度較正常狀態時也應該小一些，如果直接將該閥開大致正常開度，會造成液氮純度變差，甚至會導致氮氣純度的大幅下降，從而影響整套空分系統工況的劣化。FCV2閥見圖5。

圖5 液氮進上塔節流閥FCV2

5 膨脹機系統

在向空分塔送氣過程中，還有一項比較重要的操作，那就是膨脹機的啟動，膨脹機是為整套空分裝置提供冷量的裝置，所以在啟動過程中一定要及時啟動膨脹機，以保證塔內冷量充足，但在塔內冷量充足的時候如果膨脹機啟動得過早，會對氧氣產品純度的恢復造成一定的影響，塔內冷量不足的時候如果啟動得太晚又會造成主冷凝蒸發器液位過低發生空壓機輕載事故。所以膨脹機啟動時間的選擇很重要，經過幾次冷開車驗證，當塔內冷量充足的時候，可以在主冷液位降至2 600 mm 左右啟動膨脹機，液位降至2 300 mm 后開始趨于穩定；當塔內冷量不足時，在主冷液位2 900 mm 左右啟動膨脹機，液位降至2 150 mm左右時趨穩。

6 氬系統

氬系統的投用要在主塔工況穩定后進行。一般情況下，當氧氣純度高于98%后認為主塔工況比較穩定，可以開始進行氬系統的投用。當塔內冷量充足時，投用粗氬塔時液空進口閥開啟幅度可以大一些，冷量不足時則需要根據主冷液位適當地開大和關小，逐漸向粗氬塔轉移冷量；當粗氬冷凝器液空液位達到1 000 mm 以上，餾分量能夠穩定在4 000～7 000 m3/h 后，可以將粗氬塔塔釜的液體通過循環液氬泵逐漸打回主塔，開始粗氬塔工況的建立，之后的調整過程需要注意的是隨著粗氬塔內換熱效果的增強，餾分量會逐漸上漲，粗氬塔塔釜液位也會上升，所以要及時根據餾分量和塔釜液位及時進行調整。隨著氬餾分量的增加，進塔空氣量不斷增加，要根據氧氣、氮氣純度和氬餾分純度及時調整產品產量，在將粗氬塔塔釜液體打回主塔的過程中，為防止粗氬塔含氮，可以適當壓低一些氧氣產量，根據污氮氣純度控制氧氣產量取出量，根據液空純度調整液氮節流閥開度，使氬餾分純度保持在最佳值，更有助于氬系統的快速恢復。經過幾次冷開車過程氬系統恢復時間計算，如果能夠及時調整，氬產品純度合格時間可以提前10 h，按0.5 m3/h液氬產量計算，每次冷開車可以產生氬產品效益0.5 m3/h×10 h×1.4 t/m3×2 700元/t=18 900元。

7 產品壓縮機

當氧、氮產品純度合格后，需要啟動產品壓縮機，因設計原因，2#14 000m3/h 機組氮氣出裝置通道阻力較高，每次系統開車后，上塔壓力較高，所以每次系統純度達標后，應該先啟動一臺產品氮氣壓縮機，將氮氣及時抽出，使上塔壓力降低后，再啟動氧壓機；某次啟動2#14 000 m3/h 空分機組時，先啟動了氧壓機，因為氮氣量未能及時抽出，投運氬系統時，過多的氮氣被抽入粗氬塔，造成氬系統頻繁氮塞，一直無法投運正常，隨后及時啟動了氮氣壓縮機，上塔工況穩定后才改善了這一狀況。

8 結束語

在空分系統冷開車過程中，任何細微的操作不當都有可能引發事故的發生。以上只是將2#14 000 m3/h 機組操作時需要注意的事項進行了介紹.每套機組都有自己的特點，所以在操作時，還要參照操作規程進行詳細的檢查和操作，避免出現誤操作，在保證操作安全的基礎上有效縮短系統的恢復時間，從而達到節能降耗的目的。