42 500 Nm3/h空分高壓板翅式換熱器偏流原因分析及改造

白忠衛(wèi)，陳 毅，姚 明，劉尚進

(1.兗州煤業(yè) 榆林能化有限公司，陜西 榆林 719000；2.杭氧股份有限公司 設計院，浙江 杭州 310014)

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42 500 Nm3/h空分高壓板翅式換熱器偏流原因分析及改造

白忠衛(wèi)1，陳 毅1，姚 明2，劉尚進2

(1.兗州煤業(yè) 榆林能化有限公司，陜西 榆林 719000；2.杭氧股份有限公司 設計院，浙江 杭州 310014)

介紹杭氧42 500 Nm3/h空分裝置高壓板翅式換熱器工藝設計和參數(shù)，運行過程中偏流的原因分析和改造過程。通過對高壓板翅式換熱器吹掃和管路改造后，解決了高壓板翅式換熱器偏流和溫差大的問題，氧氣產(chǎn)量也達到了設計產(chǎn)量42 500 Nm3/h。

空分裝置；高壓板翅式換熱器；偏流；溫差

1 改造背景及原因分析

兗州煤業(yè)榆林能化甲醇廠空分裝置選用杭氧設計制造的兩套KDON-42500/22700型設備，采用壓縮機組汽輪機拖動，氮水預冷、分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹制冷、空氣增壓循環(huán)的液氧內壓縮、高低壓板翅式換熱器換熱、全精餾無氫制氬流程。高壓板翅式換熱器是美國CHAT公司制造，兩只并聯(lián)設計。具體工藝參數(shù)見表1，流程圖見圖1。

2008年裝置投用后，兩套空分高壓板翅式換熱器偏流嚴重，A套空分膨脹機中抽空氣溫度TIA411與TIA412溫差相差60℃，B套空分膨脹機中抽空氣溫度TIB411與TIB412溫差30℃，高壓板翅式換熱器氧氣和污氮氣出口溫度偏低。我公司經(jīng)過和杭氧的專家分析認為：B套高壓板翅式換熱器偏流主要原因是原始試車吹掃不合格，高壓和中壓空氣換熱通道堵塞引起。A套高壓板翅式換熱器偏流嚴重還與珠光砂堵塞換熱通道有關，因為A套空分氧泵回流閥曾經(jīng)爆裂造成冷箱珠光砂帶入分餾塔，經(jīng)氧泵帶入高壓板式換熱器堵塞氧氣通道[1]，最后氧泵氣蝕檢查入口過濾器發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)破損變形嚴重，濾網(wǎng)附著大量珠光砂。

通過分析認為：板翅式換熱器通道堵塞很難吹除干凈，需扒出兩套高壓板翅式換熱器冷箱珠光砂，割開兩只高壓板式換熱器空氣、氧氣進、出口通道，單獨進行正、反向吹掃，然后在空氣進兩只高壓板式換熱器前增加手動蝶閥調節(jié)空氣量，平衡換熱量。

表1 高壓板翅式換熱器主要參數(shù)

圖1 高壓板式換熱器工藝流程圖

2 改造內容

2.1 高壓板翅式換熱器吹掃

1.兩套空分裝置排液復熱、停車后，扒出兩套高壓板翅式換熱器冷箱珠光砂。分別割開高壓空氣、膨脹空氣和液氧進、出高壓板翅式換熱器支管，割下短管用塑料布包扎好取出留用，遠離板式側端口用塑料布包好，防止雜物進入。

2.提前從儀表空壓站配φ158×4.5的鍍鋅管至高壓板翅式換熱器頂部，安裝吹掃控制手動蝶閥。吹掃用恒變壓交替吹掃，吹掃完畢驗收，確保無油、無雜質。

3.高壓空氣進、出高壓板翅式換熱器支管依次接臨時管線，管線上設置手動蝶閥，以儀表空壓站3臺無油螺桿機產(chǎn)氣為吹掃氣源，吹掃氣量～8100 Nm3/h，吹掃高壓空氣通道，確認高壓空氣通道吹掃干凈后，再依次對膨脹空氣和液氧通道進行吹掃，吹掃前確保配臨時吹掃管干凈，無油、無雜質。

2.2 高壓板式換熱器管道改造

高壓板式換熱器改造后工藝流程圖見圖2。

1.高壓空氣進高壓板翅式換熱器支管從冷箱頂部穿出，并增加套管，經(jīng)法蘭組件過渡到碳鋼管道，再匯總至冷箱外高壓空氣總管，同時在每個冷箱外的支管上增加一只手動蝶閥。

2.中壓空氣進高壓板翅式換熱器支管從冷箱頂部穿出，并增加套管，經(jīng)法蘭組件過渡到碳鋼管道，再匯總至冷箱外中壓空氣總管，同時在每個冷箱外的支管上增加一只手動蝶閥。

3.高壓空氣、中壓空氣出高壓板翅式換熱器支管和液氧進、出支管的管道連接完畢后，采用X射線探傷法對施焊的焊縫質量進行評定，并做氣密性試驗。

圖2 高壓板式換熱器改造后工藝流程圖

3 效果驗證

兩套空分改造運行后，在沒有對新增加蝶閥操作的情況下，A套空分中壓空氣溫度TIA411，TIA412溫差由原來60℃縮小為15℃左右，B套空分中壓空氣溫度TIB411，TIB412溫差由原來30℃縮小為1℃左右，兩套空分高壓板翅式換熱器冷損明顯減少，產(chǎn)氧量提高，A套空分氧氣產(chǎn)量達到設計產(chǎn)量42 500 Nm3/h。

表2 改造前后運行數(shù)據(jù)對比

注：1.因B套空分機組存在問題及氧氣流量計顯示偏低，所以氧產(chǎn)量未達到設計值;2.通過增加的手動蝶閥，調整兩只高壓板翅式換熱器高、中壓空氣量，中抽溫差完全可以消除。

4 結束語

空分裝置原始試車吹掃非常關鍵，需要把好質量驗收關。A套空分因氧泵回流閥爆裂，造成珠光砂進入分餾塔帶出至換熱器通道，工藝介質通過時造成偏流，本次改造雖然經(jīng)過正、反向吹掃，但珠光砂進入換熱通道，很難被徹底吹凈，有機會還需進行多次吹掃。

我公司兩套空分裝置因設計較早，高壓板翅式換熱器進、出介質通道采用“Z”型設計，而“Z”型設計容易造成兩只換熱器偏流，目前大型空分普遍采用“Y”型對稱設計，阻力小不易形成偏流[2]，有機會需進一步改進。此次成功改造經(jīng)驗，為解決空分裝置板翅式換熱器運行偏流難題提供了借鑒。

[1] 莊光山，馬高永.高壓板翅式換熱器氧通道堵塞原因分析和處理[J].深冷技術，2011(1)：1-4.

[2] 毛央平，毛紹融.大型空分設備板翅式換熱器偏流問題分析[J].深冷技術，2010(2)：45-48.

42 500 Nm3/h ASU High Pressure Plate Fin Heat Exchanger the Causes of Drift Analysis and Reform

BAI Zhongwei1，CHEN Yi1，YAO Ming2，LIU Shangjin2

(1.Yanzhou Coal Mining Yulin Energy & Chemical Co., Ltd., Yulin 719000，China； 2.Designing Institute, Hangzhou Hangyang Co., Ltd., Hangzhou 310014，China)

Introduced Hangyang 42 500Nm3/h ASU high pressure plate fin heat exchanger design and process parameters, the device during operation of the bias current cause analysis and transformation process. Through the high pressure plate fin heat exchanger tubing purged and reform, to solve the high-pressure plate-fin heat exchanger and the temperature difference between the bias issue, oxygen production has reached design production 42 500 Nm3/h.

ASU；high pressure plate fin heat exchanger；drift；temperature difference

2016-08-04

O647.33

B

1007-7804(2016)05-0026-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.008

白忠衛(wèi)(1983)，男，畢業(yè)于陜西科技大學化學工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)為兗州煤業(yè)榆林能化有限公司技術主管，工程師。E-mail: bai3564225@163.com