空分装置典型故障及处理
生产部张小军吕春成
摘要回顾和总结了渭化集团空分装置开车近7年来的典型故障和处理措施，提出了技术、管理等方面应吸取的经验和教训。

关键词空分装置典型故障处理
我公司为满足以德士古水煤浆加压气化，低温甲醇洗，液氮洗净化，年产合成氨30万t、尿素52万t生产的需求，从法国液空公司（AirLiquid）引进一套40000m3/h氧量的空分装置。

技术采用离心式空气、氮压缩机，吸附器脱除水、二氧化碳、碳氢化合物，氮气增压、膨胀制冷流程，液氧泵及高效的板翅式换热器，预留有粗氩抽取口。

从1995年10月开始试车，至今已运行将近7年，期间出现了许多典型故障并得以处理，在技术、管理等方面值得总结。

1空压机段间冷却器、流道、转子积灰垢严重2001年2月及2002年3月，空压机出现转速不稳，防喘振阀频繁打开的现象。

在适当提高转速后情况有所好转，但未从根本上解决问题。

空分负荷受到很大影响，最低维持到75%负荷。

最后终因负荷受限，甚至空压机轴振动高，而被迫进入大检修阶段。

打开空压机后发现，空压机段间冷却器、流道、转子积灰垢严重。

尤其是在空压机转子二级叶轮以后，由于空压机段间冷却器泄漏的循环水与空气通道中的灰尘混合后，在压缩机的弯道、冷却器表面、转子表面等地方结垢严重，局部弯道积灰垢达2cm；另外由于压缩机段间冷却器表面疏水板工作不正常，底部疏水空孔堵塞等导致压缩机段间空气中的水份分离效果不好，与通道空气中的灰尘混合，结垢于段间冷却器表面及空压机通道。

这些灰垢影响了空气的正常流通，影响了段间换热器的效果，改变了空压机的压缩工况，限制了压缩机的负荷。

所以，空压机中冷器的泄漏、段间疏水器的正常使用及空压机入口的空气质量是影响空压机长周期稳定运行的关键工艺条件。

锅炉电除尘在经过一系列的改造和管理措施后，锅炉灰尘的飞扬已得到较好治理。

在2002年大检修中我们更换了空压机一级中冷器；疏通了空压机段间疏水装置；改造了入口粗滤网，把原设计的卷帘式过滤器更换为滤袋式过滤器，以加强对空压机入口空气质量的改善。

相信通过这些措施的实施，能够使空压机的运行状况和运行周期得到改善。

2空气/水冷却塔（E-07）
2.1空气分布器腐蚀严重
在空气/水冷却塔中，用循环水和原水对空气压缩机出口的气体进行洗涤、降温。

因其内部环境为潮湿有氧环境，原设计为碳钢的空气分布器锈蚀损坏严重，影响气体在空气/水冷却塔（E-07）中的合理分布，后在2002年大检修中更换为不锈钢材质。

2.2塔底液位假指示，造成空气窜入循环水回水系统
空气/水冷却塔底部液位计导压管伴热原设计为电伴热，1996年1月16日，由于电伴热失电、冬季气温较低，液位计导压管冷冻，出现假指示。

DCS画面上指示液位为50%，但实际液位已经排空
，导致大量空气（最大达
20000m3/h）窜入下部循环水回水管道，形成巨
大气水冲击，给循环水回水系统造成了一定损
坏，并由于此而导致系统停车一次。

后来将空
分系统的液位指示等的电伴热全部改造为蒸汽
伴热，并定期检查液位的准确性。

3吸附器
3.1吸附器装填错误
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渭化的吸附器采用了由铝胶（Al2O3）和分子筛(13X)组成的双层立式径向流吸附器，用来脱除空气中的水、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，先由外层铝胶吸附水分，内层分子筛主要承担二氧化碳、碳氢化合物的吸附。

由于铝胶和分子筛的吸附特性不同，如果出现混装或装填错误，就会导致吸附器工作不正常，一般表现为吸附器后二氧化碳超标。

在1999年5月的大检修中，由于装填料口错位，将少量铝胶混装于内层分子筛中，导致开车过程中，吸附器后二氧化碳超标，最后被迫停车。

停车后抽出全部填充料，重新装填了铝胶与分子筛后运行正常。

3.2吸附器再生故障
吸附器中的吸附剂工作达到饱和状态后就失去了吸附能力，这时，应当进行再生，把吸附的杂质从吸附剂内脱附出来，恢复重新工作的能力。

再生使用加热的污氮进行。

2000年9月6日，由于再生加热器（E-08）主路及旁路程控阀HV8240及HV8241动作不正常，导致再生用污氮未达到再生温度，从而不能够使吸附剂恢复吸附能力，最终导致停车。

事后，仪表人员改进了再生加热器（E-08）主路、旁路程控阀HV8240及HV8241的程控方式，杜绝了此类事故的发生。

4主换热器组（E-01）
4.1外漏
主换热器组（E-01）由6台同样的板翅式换热器组成，与过冷器（E-04）、液氮分离器（B-20）共同安装于一个小冷箱中。

1999年7月，大检修结束后开车发现空分小冷箱珠光砂粉末外溢，经分析判断为主换热器组（E-01）向外泄漏空气吹动珠光砂所致，遂于1999年8月停车进行检查，在3台换热器上端共发现漏点4处，补焊消漏。

由于漏点位置相似，疑为设备原始制造缺陷所致。

4.2内漏
1999年8月对主换热器组外漏检修结束后，开车即发现氮气管网中有氧存在，低压氮气中的氧含量为5×10-6。

经过分析,认定为（E-01）主换热器在消除换热器外漏补焊检修中，一是可能是因为检修焊接方法不当，将空气通道与低压氮气通道之间的隔板损坏，造成微量空气窜入低压氮气通道，另一种可能是在补焊外漏的过程中，因为应力，导致空气通道裂纹延伸至氮气封头之中或氮气封头内本身出现空气通道外漏，最终导致氮气中氧含量超标。

随后运行中，内漏情况缓慢增大。

在2001年3月及2002年4月两次大检修中分两次最终将泄漏的换热器更换，消除了这一困扰我公司长达3年的问题。

3年中，高压氮气中氧含量最高达到135×10-6，经液氮洗工段配氮后进入氨合成塔，使得氨合成塔触媒运行工况、使用寿命受到一定影响，我公司在2002年大检修中更换了氨合成塔触媒。

4.3氮气通道进水导致堵塞
在2001年4月大检修后的开车过程中，发现增压器（D-20C）—主换热器(E01)—膨胀机回路氮气流量不畅，膨胀机负荷受限，主换热器工况不佳、冷损加大。

经分析发现是氮压机中间冷却器泄漏，导致氮压机开车前漏入氮气管道的循环水被吹入主换热器中压氮气通道中。

水在低温情况下迅速冻结在中压氮气通道中，不仅影响了氮气流通量，而且导致主换热器换热能力降低，冷损加大。

鉴于此，我们重点对装置中氮压机（C21/C22）—增压器（D-20C）—主换热器(E01)—膨胀机(D-20)回路进行了复热回温，干燥吹扫，以露点低于-60℃为判别标准，进行彻底干燥。

由于换热器复热过程中，固态水会转变为液态并集中在最低点，给干燥工作带来难度，所以在2002年大检修中，我们给换热器该通道底部加装了导淋，以有利于干燥复热工作的进度。

并规定在以后的开车过程中，必须事先检查换热器的泄漏情况，避免有水进入冷箱。

5膨胀机止推轴承损坏，油系统改造
在全厂两次晃电事故后生产恢复中，膨胀机都出现了止推轴承温度高的现象。

打开设备检查发现，止推轴承不同程度地出现了损坏。

因为原设计的膨胀机润滑油系统为单泵，且不带有事故电源，在出现供电故障的情况下，润滑油泵就会立即停运，而膨胀机的入口快关阀及入口导叶往往因为内漏，从而不能够立即切断压力氮气，致使膨胀机的转速下降缓慢，“惰
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走”时间较长达5min 左右，在这么长的时间内没有润滑油供应是导致止推轴承损坏的直接原因。

针对这个问题,我们给膨胀机润滑油泵新增一台备用泵,并设计了润滑油压力低自启动联锁,配备了事故电源,从根本上解决了这个问题。

6 低温设备冷却、升温速度的限制
1997年6月，冷却氧换热器（E-05）由于降温速度控制不当，导致设备受到“冷击”，管子与管板之间出现泄漏，后经过检修正常。

因此在操作过程中，一定要注意升、降温，升、降压的速度。

尤其是设备在一定低温下对材料、操作的要求会更高，如果不注意到这一特性，就会在低温设备使用方面出现故障。

7 高压氮减压阀（PV8412）故障频繁
高压氮减压阀（PV8412）所处工作环境相对恶劣，阀前压力6.8MPa ，阀后压力3.65MPa ，前后压差较大，导致该阀阀头/座磨损严重，阀杆出现断裂。

后仪表车间对该阀进行了改造，目前使用情况良好。

8 结束语
我公司空分装置流程简洁、操作自动化程度高、日常维护量小。

总体运行情况良好，创造了2001年最长连续不间断运行153d （后因外电网晃电，全厂停车）的好成绩。

7年来，空分装置的故障远不止以上列举的现象，应该说大部分故障是可以通过技术进步、管理提高消除的。

空分装置有其特殊性，设备管理上要注重静设备低温，转动设备精良、技术含量高等
特点；工艺管理上首先要注重冷箱流程以前的管理，杜绝水、二氧化碳、碳氢化合物进入冷箱。

要注意板翅式换热器的冷量平衡，严格控制低温设备升、降温，升、降压速度，要做好装置的彻底复热、干燥工作。

只有通过这些细致的工作，才能够确保空分装置的安全、稳定、长周期、高负荷运行。