10000 m3/h制氧機(jī)產(chǎn)能下降原因分析與處理措施

陳立新

（三明閩光股份有限公司煉鋼廠，福建三明365000）

10000 m3/h制氧機(jī)產(chǎn)能下降原因分析與處理措施

陳立新

（三明閩光股份有限公司煉鋼廠，福建三明365000）

分析了10000 m3/h制氧機(jī)產(chǎn)能和產(chǎn)況下降的原因，并提出相應(yīng)的處理措施，對(duì)制氧機(jī)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)起到了一定的實(shí)際指導(dǎo)作用。

制氧機(jī)；產(chǎn)能；產(chǎn)況；空壓機(jī)

1 引言

煉鋼廠制氧車間10000 m3/h制氧工程，于2000年開(kāi)始籌建，2001年投入使用，其主要設(shè)備由杭州制氧集團(tuán)公司制造，僅一套空氣透平壓縮機(jī)組從德國(guó)Atlas Copco進(jìn)口。

10000 m3/h制氧機(jī)截至2011年，已經(jīng)連續(xù)11年空分塔不扒珠光砂，低溫設(shè)備運(yùn)行良好。但是從2012年7月開(kāi)始，氧氣產(chǎn)量開(kāi)始無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值，且有逐漸下降的趨勢(shì)，精餾工況易產(chǎn)生波動(dòng)，氧氣單耗持續(xù)走高。為了保證氧氣產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，車間對(duì)10000 m3/h制氧機(jī)產(chǎn)能和工況下降的原因，從空分流程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行把脈，并采取整改措施，以達(dá)到空分設(shè)備低能耗、高產(chǎn)出、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 主要工藝參數(shù)

2 1 0 0 0 0m3/h制氧機(jī)產(chǎn)能下降原因分析

2.1 整改前的產(chǎn)能產(chǎn)況

10000 m3/h空分空氣壓縮機(jī)的排氣量明顯減少，尤其在2012年夏季，空氣壓縮機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)到95%，空壓機(jī)的排氣量仍然達(dá)不到46000 m3/h，空壓機(jī)的加工空氣量常常因?yàn)樯儆诳諌簷C(jī)加工空氣量防喘振安全值，造成空壓機(jī)機(jī)后自動(dòng)放空；特別是在分子篩容器均壓時(shí)，空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)到95%直至全開(kāi)，加工空氣量還是嚴(yán)重不足，由于分子篩均壓切換時(shí)的進(jìn)塔空氣量不足，導(dǎo)致空分精餾工況產(chǎn)生波動(dòng)，工況調(diào)節(jié)困難。從表1可知，10000 m3/h空分加工空氣量減少，直接造成產(chǎn)品產(chǎn)量減少：氧氣9200 m3/h、氮?dú)?300 m3/h、氬氣250 m3/h，10000 m3/h空分的產(chǎn)能嚴(yán)重下降。

同時(shí)，從空分流程中幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析，情況也不容樂(lè)觀：自潔式過(guò)濾器阻力變大，達(dá)到680 Pa，已接近警戒值；空氣出分子篩的CO2含量上升至0.85×10-6，主冷的總碳也經(jīng)常超標(biāo)；空氣出空冷塔，進(jìn)分子篩前的溫度，尤其在夏季炎熱的天氣，有時(shí)高至18℃，經(jīng)常需要靠減少氮?dú)猱a(chǎn)量來(lái)控制空氣出空冷塔的溫度。

為了提高10000 m3/h的空分產(chǎn)能產(chǎn)況，保證空分系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)，及時(shí)找出產(chǎn)能和產(chǎn)況下降的原因，并采取整改或防范措施勢(shì)在必行。

2.2 產(chǎn)能下降原因分析

氣體產(chǎn)品的產(chǎn)量主要取決于進(jìn)塔加工空氣量和氣體產(chǎn)品的提取率，從當(dāng)時(shí)10000 m3/h空分生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看：10000 m3/h空分塔內(nèi)精餾工況正常，但是空壓機(jī)機(jī)后的排氣量明顯不足，因此造成空分產(chǎn)能下降的原因，一定是進(jìn)塔加工空氣量，而進(jìn)塔加工空氣量的大小主要由下面幾個(gè)原因造成：（1）分子篩或換熱器阻力大；（2）下塔液氮回流閥和液氮節(jié)流閥開(kāi)度過(guò)?。唬?）空壓機(jī)壓縮效率降低。經(jīng)分析：10000 m3/h空分的分子篩和換熱器阻力大約穩(wěn)定在0.035 MPa以下，分子篩后和換熱器后的空氣流量與空壓機(jī)機(jī)后的排氣量相吻合，分子篩和換熱器后的空分的溫度都在正常范圍，所以分子篩和換熱器不存在阻力而影響加工空氣量的可能性。空分塔上塔的主冷液面液位正常，從下塔阻力、液空純度、液氮純度等參數(shù)來(lái)分析，可以排除下塔液氮回流閥和節(jié)流閥開(kāi)度過(guò)小而影響加工空氣量的可能性。所以造成加工空氣量降低主要原因?yàn)榭諌簷C(jī)的壓縮效率降低。

從現(xiàn)場(chǎng)的空氣自潔式過(guò)濾器來(lái)看，每個(gè)空氣自潔式過(guò)濾器的濾桶積灰都很嚴(yán)重，所以這是造成空壓機(jī)機(jī)前壓力過(guò)低的原因?？諌簷C(jī)機(jī)前壓力過(guò)低，不僅會(huì)影響空壓機(jī)的壓縮效率，而且也是增加空分的氧氣分離電耗的主要原因。

空氣出分子篩的CO2含量出現(xiàn)上升，排除分子篩出現(xiàn)進(jìn)水的可能性，CO2含量走高一定是因?yàn)榉肿雍Y容器的純化效率降低。而影響分子篩容器純化效率主要有兩方面：（1）分子篩和氧化鋁顆粒老化脆裂，吸附能力變差；（2）空氣進(jìn)分子篩容器的溫度過(guò)高。如果空氣出分子篩的CO2含量超標(biāo)，那么勢(shì)必會(huì)造成空氣中未被分子篩完全吸附的CO2和H2O，在主換熱器中被返流的污氮等低溫氣體冷凝成固體，堵塞在主換熱器的空氣通道上，甚至有些CO2和H2O會(huì)帶入到下塔，使加工空氣進(jìn)不了下塔進(jìn)行精餾；還有分子篩的純化效率降低，也是造成主冷總碳含量和乙炔超標(biāo)的主要原因，而主冷總碳含量和乙炔超標(biāo)容易引起主冷爆炸的可能。

3 整改和防范措施

通過(guò)對(duì)10000 m3/h制氧機(jī)產(chǎn)能和產(chǎn)況下降原因細(xì)致分析，在2012年3月新投產(chǎn)的32000 m3/h制氧機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行半年之際，10000 m3/h制氧機(jī)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行停機(jī)檢修整改。

3.1 自潔式空氣過(guò)濾器

10000 m3/h制氧機(jī)的自潔式空氣過(guò)濾器主要作用是清除空氣中的機(jī)械雜質(zhì)及灰塵，處理空氣量為58000 m3/h，正常阻力范圍設(shè)定在400～700 Pa。當(dāng)時(shí)過(guò)濾器濾筒已連續(xù)運(yùn)行20個(gè)月，過(guò)濾器阻力為680 Pa，接近報(bào)警值，利用這次停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)空氣自潔式過(guò)濾器的144個(gè)濾筒進(jìn)行全部更換。

3.2 空壓機(jī)

空壓機(jī)是提供系統(tǒng)工藝所需壓力的設(shè)備，該空壓機(jī)是杭州制氧集團(tuán)公司為10000 m3/h制氧機(jī)配套的主體設(shè)備，是由Atlas Copco生產(chǎn)的GT系列離心式壓縮機(jī)，型號(hào)為GT078L3K1，分三級(jí)壓縮，兩級(jí)冷卻。

利用10000 m3/h空分系統(tǒng)停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)10000 m3/h空壓機(jī)進(jìn)行拆蓋檢修：發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)導(dǎo)葉葉片、葉輪葉片只有少量的積灰而未出現(xiàn)明顯的磨損現(xiàn)象，但是空壓機(jī)的振動(dòng)、位移等運(yùn)行參數(shù)比較平穩(wěn)，所以只做導(dǎo)葉葉片、葉輪葉片的清灰處理；空壓機(jī)軸封、氣封正常，空壓機(jī)的各級(jí)壓縮比沒(méi)有明顯變化，所以空壓機(jī)氣體外漏、氣體串漏可以排除；因?yàn)橹虚g冷卻器冷卻后的溫度偏高，特別是二級(jí)壓縮空氣冷卻后的溫度接近報(bào)警值51℃，所以對(duì)空壓機(jī)中間冷卻器進(jìn)行抽芯檢查，發(fā)現(xiàn)中間冷卻器冷卻水管內(nèi)水垢多且有泥沙和有機(jī)物堵塞現(xiàn)象，二級(jí)中間冷卻器尤為嚴(yán)重，冷卻器的冷卻效果明顯降低，所以重點(diǎn)組織人員對(duì)一級(jí)中間冷卻器進(jìn)行清洗，對(duì)二級(jí)冷卻器直接更換。

3.3 氮水預(yù)冷系統(tǒng)

氮水預(yù)冷系統(tǒng)中空冷塔和水冷塔均為填料塔，主要的作用是使空壓機(jī)壓縮后的高溫空氣出空冷塔的溫度降為16℃以下。為了使氮水預(yù)冷系統(tǒng)高效運(yùn)行，利用檢修機(jī)會(huì)，對(duì)氮水預(yù)冷系統(tǒng)做了如下工作：（1）清洗水冷塔和空冷塔填料，增強(qiáng)水冷塔和空冷塔換熱效果；（2）通過(guò)實(shí)施10000 m3/h空分的水處理冷卻塔改造，更換水塔填料，增強(qiáng)換熱效果，降低循環(huán)系統(tǒng)水溫。

3.4 純化系統(tǒng)

分子篩純化系統(tǒng)主要作用是凈除空氣中的H2O、CO2和C2H2等分子。以CO2的含量為純化器的凈除能力，當(dāng)空氣出分子篩的CO2含量上升至0.85×10-6說(shuō)明分子篩容器在使用多年之后，吸附CO2和H2O及碳?xì)浠衔锏男Ч絹?lái)越差，所以選擇在一個(gè)晴天的停機(jī)時(shí)間，對(duì)10000 m3/h制氧機(jī)兩個(gè)分子篩容器里的分子篩和氧化鋁顆粒進(jìn)行更換。裝填時(shí)，嚴(yán)格控制雜物帶入容器內(nèi)，并保證裝完填料后，一定要扒平，防止填料表面凹凸不平，影響容器純化效果。

4 整改后的效果

空壓機(jī)加工空氣量增加了4200 m3/h，空分出氧量分別從原來(lái)的9200 m3/h增大到10000 m3/h。同時(shí)，空氣出分子篩的CO2含量下降至0.45×10-6，主冷的總碳含量下降至25×10-6，空氣進(jìn)分子篩前溫度完全可以控制在16℃以內(nèi)，自潔式空氣過(guò)濾器阻力小于450 Pa，10000 m3/h空分產(chǎn)能和工況都達(dá)到要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著制氧機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，空分設(shè)備產(chǎn)能難免降低，所以我們只有及時(shí)做好維護(hù)和改進(jìn)設(shè)備，做好空分重點(diǎn)工藝參數(shù)、關(guān)鍵點(diǎn)控制，才能實(shí)現(xiàn)制氧產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量達(dá)到要求及空分設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

Cause Analysis and Treatment of Declining Production of the 10000 m3/h Oxygen Generating Unit

CHEN Lixin
(The Steelmaking Plant of Sanming Minguang Iron&steel(Group)Co.,Ltd.,Sanm ing,Fujian 365000,China)

The causes of declining production capacity and condition of the 10000 m3/h Oxygen Generating Unit was analyzed and corresponding treatment measures were put forward, providing some practical guidance for safe and stable production of the oxygen generator.

oxygen generator;production capacity;production condition;air compressor

TQ051.5

B

1006-6764(2014)04-0028-02

2013－01－10

陳立新（1976－），男，2001年畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)學(xué)院制冷與低溫技術(shù)專業(yè)，冶金制氧工程師，現(xiàn)從事制氧生產(chǎn)管理工作。