膨脹機(jī)入口過(guò)濾器壓差升高的原因排查和處理

邊峰 王力

摘要：簡(jiǎn)介42000Nm3/h空分設(shè)備及膨脹機(jī)系統(tǒng)流程，詳細(xì)分析了空分設(shè)備膨脹機(jī)入口過(guò)濾器壓差升高的原因分析，并提出了解決辦法。

關(guān)鍵詞：空分設(shè)備及流程;膨脹機(jī)入口過(guò)濾器壓差高;解決辦法

陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司建有世界首套煤、油、氣綜合利用項(xiàng)目裝置，生產(chǎn)60萬(wàn)噸/年聚乙烯（PE）和60萬(wàn)噸/年聚丙烯。與其配套的空分裝置采用法液空技術(shù)，兩套空分為KDON42000/30000，采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，空氣壓縮、增壓一體機(jī)組、常溫分子篩空氣凈化、液氧內(nèi)壓縮、下塔抽取壓力氮?dú)狻⒅袎涸鰤和钙脚蛎洐C(jī)、膨脹空氣進(jìn)下塔、規(guī)整填料精餾塔等先進(jìn)的空分單元，其核心控制系統(tǒng)由ITCC、DCS、GDS和SIS系統(tǒng)共同完成。該空分項(xiàng)目于2013年12月28日機(jī)組聯(lián)動(dòng)試車，2014年3月15日產(chǎn)出合格氧氮產(chǎn)品。

1 膨脹機(jī)系統(tǒng)

出分子篩空氣分四路：第一路作為空分裝置自供儀表空氣。第二路作為空分裝置加熱空氣。第三路空氣經(jīng)低壓主換熱器進(jìn)入下塔。第四路空氣進(jìn)入空氣增壓機(jī)進(jìn)行四級(jí)壓縮，從一段抽出空氣作為全廠儀表空氣送出。空氣增壓機(jī)末級(jí)出來(lái)的空氣分成兩股：其中一股空氣經(jīng)過(guò)透平增壓機(jī)繼續(xù)增壓，通過(guò)高壓換熱器和節(jié)流閥門后進(jìn)入下塔。而另一股空氣在高壓換熱器里被冷卻從高壓換熱器中部抽出進(jìn)入透平膨脹機(jī)經(jīng)過(guò)膨脹后與來(lái)自低壓換熱器的空氣匯合進(jìn)入下塔。

2 事故現(xiàn)象

2020年9月15日，1#空分檢修后運(yùn)行十余天，操作人員發(fā)現(xiàn)空分膨脹機(jī)入口過(guò)濾器壓差PDI7491由正常的5-8KPa上漲到48KPa，膨脹機(jī)入口過(guò)濾器壓差設(shè)計(jì)為：50KPa報(bào)警，60KPa聯(lián)鎖，查看其趨勢(shì)圖，從膨脹機(jī)啟動(dòng)后過(guò)濾器壓差就一直緩慢上漲。

3 事故原因排查

膨脹機(jī)前過(guò)濾器壓差上漲期間，換熱器熱端溫差以及中部溫差都正常，我們立即組織技術(shù)人員進(jìn)行排查，現(xiàn)在結(jié)合以下膨脹機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，分析排查如下：

（1）膨脹機(jī)過(guò)濾器壓差PDI7491儀表故障

聯(lián)系儀表工，儀表對(duì)壓差變送器外觀檢查、內(nèi)部檢查、密封性檢查、絕緣性檢查、校準(zhǔn)后都正常，排除儀表故障。

（2）空壓機(jī)進(jìn)口空氣中二氧化碳含量超標(biāo)

空氣質(zhì)量不好，后系統(tǒng)低溫甲醇洗裝置排放的尾氣量大、且CO2含量較高為，氣量約為62000Nm3/h，其中CO2含量約為80%左右，排放口在空分的正北方向，距離空壓機(jī)吸入口不足400米，但近段時(shí)間幾乎沒(méi)有北風(fēng)，空壓機(jī)進(jìn)口空氣中二氧化碳含量580PPm（設(shè)計(jì)600PPm）且分子篩后二氧化碳含量AI1239正常，聯(lián)系分析工標(biāo)定在線分析儀表正常，排除此原因。

（3）分子篩蒸氣加熱器泄漏，造成再生氣露點(diǎn)不合格

低壓塔抽出的污氮?dú)饨?jīng)蒸汽加熱器加熱到160℃后作為分子篩吸附器的加熱再生氣。用便攜式露點(diǎn)分析儀進(jìn)行檢測(cè)與在線露點(diǎn)儀MI1258數(shù)據(jù)相近，顯示再生氣露點(diǎn)為-75℃，說(shuō)明蒸汽加熱器正常，沒(méi)有發(fā)生蒸汽加熱器內(nèi)漏現(xiàn)象。

（4）HV1500管線有機(jī)械雜質(zhì)

膨脹機(jī)機(jī)前溫度的控制，是通過(guò)膨脹機(jī)流量、膨脹機(jī)增壓端高壓空氣量以及返流污氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)，流程中設(shè)計(jì)了高壓板式換熱器旁路閥門HV1500，通過(guò)旁路管線增加常溫空氣來(lái)調(diào)節(jié)膨脹機(jī)機(jī)前溫度在正常范圍，在近段時(shí)間通過(guò)此閥門調(diào)節(jié)過(guò)膨脹機(jī)機(jī)前溫度，此管線為DN40，懷疑此管線吹掃不干凈，機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)前過(guò)濾器處，造成機(jī)械雜質(zhì)堵塞，通過(guò)關(guān)、開(kāi)此閥門后，觀察膨脹機(jī)前過(guò)濾器壓差還是按照原來(lái)的斜率上漲，于是排除了HV1500管線有機(jī)械雜質(zhì)造成膨脹機(jī)入口過(guò)濾器堵塞的原因。

（6）增壓機(jī)換熱器泄漏

四級(jí)增壓機(jī)換熱器泄漏，雖然氣側(cè)壓力高于水側(cè)壓力，但循環(huán)水一般首先投用，有可能水先泄漏進(jìn)氣側(cè)，隨著導(dǎo)氣開(kāi)車，干空氣慢慢吸濕變成飽和空氣進(jìn)膨脹機(jī)，造成過(guò)濾器壓差升高。用便攜式露點(diǎn)儀分析AP7219、AP7419處露點(diǎn)與在線儀表顯示基本一致，另外水側(cè)檢查沒(méi)有氣漏進(jìn)的現(xiàn)象，所有不存在換熱器泄漏情況。

（7）增壓機(jī)補(bǔ)氣閥門故障

增壓機(jī)正常時(shí)候入口壓力為0.43MPa，機(jī)組開(kāi)車前需要給增壓機(jī)缸體、級(jí)間管線和相連接管線補(bǔ)氣，補(bǔ)氣氣源為空干站來(lái)工廠空氣，空干站氣源壓力為0.68MPa、露點(diǎn)≤-40℃，當(dāng)閥門故障時(shí)候補(bǔ)氣不斷進(jìn)入，此股空氣露點(diǎn)低且其中二氧化碳含量在600PPm左右，因?yàn)楦邏簱Q熱器空氣通道比過(guò)濾器孔徑大，這樣會(huì)造成膨脹機(jī)前過(guò)濾器壓差逐漸升高，經(jīng)過(guò)排查閥門一直可以輕松的關(guān)，且在AP7249處分析空氣中二氧化碳含量為300PPm，于是判斷此閥門閥桿斷裂或者閥頭脫落，空干站空氣進(jìn)入是造成膨脹機(jī)前過(guò)濾器壓差升高的原因，主要為二氧化碳堵塞。

4 處理措施及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

（1）及時(shí)將補(bǔ)氣管線前端閥門關(guān)閉，膨脹機(jī)前過(guò)濾器壓差穩(wěn)定在52KPa不再上漲，故障閥門后有止逆閥，于是更換了故障閥門，拆檢后確定是閥桿斷裂。

（2）利用后系統(tǒng)單套短停機(jī)會(huì)停1#空分冷箱，關(guān)閉膨脹機(jī)出口閥門，利用互聯(lián)互通的加溫氣對(duì)膨脹機(jī)進(jìn)行單體加溫，復(fù)熱至-20℃停止復(fù)熱，二氧化碳可以全部排出，之后恢復(fù)冷箱系統(tǒng)開(kāi)車產(chǎn)品外送，膨脹機(jī)過(guò)濾器壓差顯示7.5KPa，共用時(shí)6個(gè)小時(shí)，，沒(méi)有影響后系統(tǒng)加負(fù)荷運(yùn)行。

（3）組織全體人員對(duì)該事故進(jìn)行學(xué)習(xí)，吸取事故教訓(xùn)，加強(qiáng)工作責(zé)任心，發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)異常及時(shí)匯報(bào)排查原因。

（4）單體復(fù)熱注意事項(xiàng)

a、確認(rèn)所有調(diào)節(jié)閥的儀表氣源正常投用;

b、確認(rèn)外供密封氣、外供冷卻水正常投用;

c、確保膨脹端和增壓端空氣通路隔離;

d、選擇加溫啟動(dòng)，膨脹機(jī)啟動(dòng)命令發(fā)出后，速關(guān)閥打開(kāi)，手動(dòng)打開(kāi)導(dǎo)葉，以SI7410無(wú)轉(zhuǎn)速為準(zhǔn)，觀察膨脹機(jī)的升溫速率，通過(guò)導(dǎo)葉開(kāi)度控制加溫氣氣量，緩慢對(duì)膨脹機(jī)進(jìn)行加溫。

結(jié)束語(yǔ)：

大型煤化工企業(yè)中空分設(shè)備的安全運(yùn)行尤為關(guān)鍵，一旦發(fā)生故障，對(duì)后序裝置的穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。目前空分設(shè)備運(yùn)行還存在汽輪機(jī)軸承溫度斷線，變速箱軸承溫度偏高以及粗放式管理等隱患，在今后的工作中不斷總結(jié)和改進(jìn)，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做到精細(xì)化管理，加強(qiáng)工作責(zé)任心和操作技能的培訓(xùn)，確保空分長(zhǎng)周期穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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