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發布時間:2020-12-15

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20000m~3h空分設備主冷卻器泄漏分析及處理

  *故障處理* 20000m3/h空分設備主冷卻器泄漏分析及處理鐘曉龍1,陳剛2(1.杭州杭氧股份有限公司石化裝備部,杭州市東新路388號310004;2.南京揚子石化比歐西氣體有限責任公司,南京市大廠區210048)脹空氣通道,并產生冰堵,使其泄漏,產品氮的純度由2x10―62下降到147x10―62.通過對空分設備的流程和冷卻器結構的分析,正確判斷了泄漏情況;在此基礎上對冷卻器進行了修復,空分設備產品氮純度達到了設計值。
  計、制造工藝的技術工作,現為杭州杭氧股份有限公司石化裝備部技術科長。
  南京揚子石化比歐西氣體有限責任公司c套20000m3/h空分設備1998年由PRAXAIR公司成套供貨,采用內壓縮流程,其中主冷卻器組流道采用高、低壓混合布置。建成投產以來一直運行正常。
  1故障經過簡述2004年6月24日約13 30,由于空壓機主控電氣柜一空氣開關跳閘而導致空分設備停車。電氣人員進行相關檢查并更換空氣開關后,于15:20左右重新開車。夜里值班人員發現主冷卻器組低壓空氣(A)流道運行阻力達1MPa,即判斷為增壓機后冷器發生泄漏,冷卻水進入A流道,導致冰堵。于是,從6月29日至7月1日對主冷卻器組進行局部加溫吹掃,合格后重新開車。發現下塔壓差大,水分已進入下塔,說明上次加溫不徹底。遂于7月表1主冷卻器組流道排列2日開始進行大加溫。5日凌晨重新開車,發現氮氣產品不合格,從上塔出來的氮氣產品純度為2x10-62,而經過主冷卻器組換熱后達到了147x10-62,表明主冷卻器組有漏點。
  C套空分設備的主冷卻器組由6臺冷卻器組成,分成南北各3臺的兩排。經過排查發現南側中間的1臺冷卻器有泄漏。將故障冷卻器的氮氣出口管從管網中切出放空后,產品氮氣純度達到了要求。但是,這樣處理后,有1/6的產品氮氣被放空,損失很大。經過了充分的分析論證后,于2005年4月下旬對故障冷卻器實施了修復。
  2泄漏情況的分析及判斷6臺鋁制板翅式冷卻器單元組裝如所示,其結構特點是:冷卻器的工作壓力高,各流道工作壓差大:A流道2.586MPa、B流道5.513MPa、C和D流道0.759MPa、E流道3.79MPa;且封頭位置的布置緊湊,接管、封頭的壁厚大,給修理造成一定的難度。
  主冷卻器組流道排列見表1,流道排列按表1布置重復7次?梢,所有流道均與D流道相鄰,即假如A、B、C、E流道與D流道存在互漏,都會不同程度地導致D流道氮氣純度的下降。
  20000m3/h空分設備部分流程如所示。增壓機后冷卻器泄漏導致冷卻水進入A流道,產生冰堵,使通道泄漏。加溫吹掃后發現流道互漏,經過D流道的氮氣純度從2x10-62下降到147x10-602,而其他流道指標正常,基本可以判定是D流道與其他流道有互漏。
  但為了確定D流道與哪一個流道存在互漏,在后面的修復工作時,首先進行了互漏流道的檢查工作,檢查結果也證明只有A、D流道互漏。
  針對A流道泄漏至D流道的空氣量進行了估算,并且對泄漏點做了假設計算,以便對下一步的修復工作給予指導;并對泄漏位置進行了分析。
  2.1泄漏空氣量估算空分設備運行時的氮氣流量Qn2=46059m3/h,則泄漏到氮氣流道的氧氣量Q2:假設只有低壓空氣(A)流道的空氣泄漏到氮氣(D)流道,泄漏的空氣量0.是:也就是A、D流道的互漏導致A流道有32.24m3/h的空氣量漏到D流道,從而,使得氮氣純度降至147x 2.2泄漏點大小估算眾所周知,發生冰凍破壞應在冷卻器的0°C區域。首先假設泄漏點是1個小孔(如所示),進而來計算其直徑。已知A流道的工作壓力Pa= 2.586MPa,D流道的工作壓力PD=0.759MPa,且查得2―2斷面處空氣密度P=9.746g/m3.針對圖示1一1、2―2斷面,可以列出氣流的伯努利方來自除塵器那么,貝IJ,小孔的直徑:小孔的面積= -斷面處的壓力,Pi -1一1斷面處的氣流速度,Vi一氣體流經小孔時的壓力損失,因泄漏點發生在約1mm多的隔板上,估算時忽略。
  因而,。
  由于增壓機后冷卻器泄漏,干燥空氣夾帶著冷卻水進入了約30m高處的主冷卻器組的低壓空氣(A)流道進口。空氣夾帶著水呈霧狀在管道中流動,進入封頭后,體積擴大,流速降低,夾帶在空氣里的水從空氣里分離出來。
 。1)正對著管口的冷卻器導流口區域因流路較短,分離不充分的半霧狀空氣進入導流口,流動至0°C區域時積霜,減少了流通面積,增大了流動阻空氣向封頭兩端流動時,因流路變長,流動至41、107層導流口區域時,夾帶水從空氣里分離出來,流入41、107層導流口,流動至0°C區域積冰,造成冰堵,破壞隔板。不但減少了流通面積,增大了流動阻力,且在加溫吹掃后,冰融化,露出破壞點,造成泄漏。
  通過41、107層導流口區域再向封頭兩端流動的空氣,因夾帶水已經從空氣里分離出去,故不會對這部分流道層造成損傷。
  經過分析后認為,主冷卻器組內部必定還存在其它因冰堵而造成的隔板變形,只是未頂破而已,將會對產品的使用壽命造成一定的影響。
  3檢查修復31互漏流道的檢查確定互漏流道時,充分利用了空分設備上的閥門,并加部分盲板,以最大限度地減少現場工作量,通過分別對A、B、E流道充壓來檢查D流道的泄漏情況。
  首先,將故障冷卻器D流道的進口管道割開,加上盲板,出口端關閉了原來被用來放空受污染氮氣而設置的放空閥。然后,通過DCS控制系統分別關閉相應流道的閥門,并通過相應的放空、排液或旁通閥分別對A、B、E流道充壓,用U型管來檢查D流道的泄漏情況。
  經過上述步驟的檢查,確認了低壓空氣(A)和氮氣(D)流道之間有泄漏。
  3.2泄漏層的判定及修復明確了A、D流道互漏后,切割下D流道的封頭,用涂肥皂水的方法檢查發生泄漏的層,并進行修復。
  4結束語由于前期技術準備工作做得比較充分,使得后面的修復工作進行得比較順利,取得了滿意的效果。開車后,氮氣的純度指標達到了設計要求。

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