氮站2#塔供气系统压力低的原因及分析

1、氮站2#塔供气系统压力低的原因及分析秦亮制氮系统简介我部的制氮系统由离心体统、预冷机、纯化器、精储塔四大局部组成,它们承当着为550T/D、700T/D和氢站输送合格高质量氮气的任务,任何一个环节出现问题都会给生产带来负面影响,甚至直接给公司造成严重的经济损失.现象：我部氮站制氮系统连续运行3年.期间出现过大大小小的停塔事故,但都能正常启动并运行正常,但从2021年开始,操作人员明显感觉2#制氮系统的压力缺乏,出塔压力已经比前期正常生产时降低了30kpa,已经影响到了主线的用气压力同时也给我部的操作和治理带来较大压力.2021年,2#塔出塔压力为0.450Mpa,低于正常工况时的0.48Mpa

2、以上,一线送气压力为0.24Mpa,氮气储罐的压力为0.251Mpa,系统压力已经很低,此时的V107放空手阀已经完全关闭,TP机正常运行,询问操作人员后得知,液氮储槽已经在昨晚就启动并一直运行,以此操作来维持主线的供气压力.原因分析：分储塔出塔压力低可以从很多个方面来考虑,整个制氮系统是由多个设备和管道连接在一起的,一般说来高压高流速的气体直通管道不会产生堵塞的.故将焦点放在各个设备上是正确的.我们的制氮工艺如下列图：下面我们就从压缩工段、预冷系统、纯化系统、分储系统以及各工段之间的阀门开度人为操作入手来分析原因.一、压缩工段离心机简介：我们使用的离心机是IHI公司制造的,型号为TRE60N

3、-630KW,由三台由电机驱动的三级压缩、单层结构、单流向、100%无油、产气量为6000Nm3/h离心式空气压缩机.离心机包含可以与用户DCS系统进行远程通讯和远程限制的通讯卡,离心机与电机采取直联驱动.离心机包含空气系统、冷却系统、限制系统、润滑系统及其它辅助局部,共同安装在一个设备底座上.从操作人员记录的参数上我们可以判断离心机排气压力比拟低,没有多余的放空量,离心机运行正常,各参数如水温水压、油温油压、轴震动、排气温度都是正常的,但离心机的排气量从中控室的上位机可以看出明显比另外一台的排气量少了大约400立方米左右,故,离心机的产气量不够是造成制氮系统压力低的一个原因.离心机产气量不够

4、的原因有很多,比方,叶轮磨损变形、叶轮积尘严重、空气过滤器压差特别大、环境进气温度特别高、电机功率下降、进口导叶未开到位、级间换热器堵塞、放空阀未完全关闭等等,都有可能造成产气量不够.针对以上种种可能出现的问题我们通过排除法来一一确认.1、叶轮磨损变形我们使用的离心机的叶轮是钛合金材料,不会出现锈蚀的情况,工作时叶轮以极高的转速旋转,能够接触的物质是空气和少量粉尘,由于使用时间还不到3年,且使用期间并没有异常摩擦的声音出现,故出现磨损变形的可能性很小.2、叶轮积尘严重气站所处的位置恰好被碎玻璃系统碎玻璃输送皮带廊、原料硅砂皮带廊、原料配料楼及均化库和碎玻璃堆场团团围住,空气质量相当不好,四处都

5、是粉尘,特别是在原料硅砂皮带廊排泄废料时更加严重,离心机的吸气口正处于废料口的斜下方,空气过滤器的使用寿命也由于空气质量问题不得不大大缩短,因此,不排除离心机叶轮积尘严重的可能.3、空气过滤器压差特别大由于离心机所处的环境对空气过滤器的使用寿命和使用质量都大打折扣,所以我部使用的离心机空气过滤器平均每30-40天就会根据压差值来决定更换周期,且目前使用的空气过滤器是一次性的,由于反复的吹除会对空气过滤器的结构产生破坏,密度的分布不均匀会导致空滤对空气中杂质吸附水平的下降,进而导致粉尘等杂质进入离心机,影响离心机的使用效果.所以空滤是我们经常更换的配件,故此处出现问题的可能性是有的.4、环境进气

6、温度特别高离心机安放的位置在空压站内,房内空间也是比拟大的,通风也是保持的比拟好的,根据查看温度计也显示夏季最高的35c左右,并且针对这个温度,我部还在制氮车间和空压车间之间的墙体上安装了三台轴流风机增强空气的流动性,且去年同期的温度比今年还要高一些,因此环境温度高不是目前离心机产气量低的直接原因.5、电机功率下降离心机正常运行时的电流在42.144A之间,查看这几个月的运行记录,并无异常的情况发生,请电气人员检查,均为正常.6、进口导叶未开到位进口导叶的开度大小决定了离心机空气进气量的大小,是空气进入离心系统的咽喉,微处理器自动完成压缩机运行、调节与保护的限制.自动双重节能限制,通过调节进口

7、导叶开度维持出口压力恒定和节能,带防喘振限制.观察每台离心机的导叶开度的刻度,发现均为90%左右,看似没有完全翻开,后来将未运行的离心机进口导叶拆下检查,发现导叶在90%左右的位置就已经是全开状态了,所以也不会影响进气量,以后每次停下来的离心机都进行了该项检查,未见异常.7、级间换热器堵塞我部使用的离心机的型号为TRE60N-630KW,三级冷却器管壳式,即水走管内,气走管外的冷却方式.铜翅片连接在铜制水管上,以1毫米的间隙均匀分布,大量的压缩空气就经过这些铜翅片时进行换热,如果这些1毫米的间隙被堵塞的话,是有可能造成空气进气量减少的,那么我们就从这里入手,看看那些原因可能会促使这么多杂质附着

8、在换热器上.如果是空气粉尘的话,那么唯一原因就是离心机使用的空滤出现了问题,于是检查了使用过的空气过滤器滤芯,发现并不明显破损,纤维分布十分均匀,而且为二级过滤,是空气中的粉尘造成的这个原因就小多了.铁锈,这需要看看离心机各组件的材质和工艺了.机组内空气管路内侧采用碳钢材料但做了馍铭镀层处理,耐腐蚀,如果这些镀层没有脱落的话,那么空气管路是不会有铁锈产生的；如果镀层被破坏了肯定会产生铁锈的,经过每一级的压缩后,空气的压力提升后,空气中的水分更容易析出,另外在离心机停机后,机内的高温气体渐渐地冷却下来也会析出部分水份,而且这局部水份也有可能长时间腐蚀镀层被破坏掉的碳钢管道,外部空气温度的急剧变化

9、也会引起离心机管道内水分的析出,联想到我部倒离心机的时间为30天左右,故,空气管路有锈蚀的可能.8、放空阀未完全关闭离心机在正常工作时放空阀是完全关闭的,如果离心机的放空阀未完全关闭的话,会有气流从离心机的正下方即放空阀出口泄露出来.我们检查了放空阀,并未发现有气流泄露的迹象.联系IHI-寿力公司的工程师于公司对离心机进行中修保养,针对离心机产气量低的问题积极的与他们进行沟通,最后对离心机的进口导叶、蜗壳、气道、叶轮、换热器、进行了拆开检查,发现了蜗壳、气道、锈蚀严重,叶轮、换热器积尘严重,与我们之前所判断的结果根本一致.最后维护人员将锈蚀的部件进行了除锈喷漆,对积尘严重的叶轮进行除尘,换热器

10、进行了高压水冲洗,离心机产气量低的问题的到了彻底解决.二、预冷系统我部制氮系统中的预冷系统的作用是降低进入纯化系统的气体温度,除掉空气中的局部水分,保证纯化器吸附效果的一个重要组件.它由活塞式压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等部件组成,制冷剂为R22.整个预冷系统分为氟路和气路.如果预冷机的蒸发器出现严重堵塞时,同样会造成空气进塔压力低的现象.空分设备的空气进塔压力与空压机的末级排气压力的压差逐渐增大,这不仅破坏了分储塔的正常工况,而且还威胁到空压机的平安运行,同时还大大增加了电耗,应该是从空压机到分子筛纯化系统之间的空气通道局部被堵塞造成的,而这中间的管道和储气罐是不可能被堵塞的.这时出预冷机

11、组的空气压力会比进预冷机组的空气压力低很多,那么只能是预冷机组的蒸发器空气通道被堵了.造成这种堵塞的原因也可能是铁锈和粉尘,我部的离心机产气出来后的管道均为不锈钢管道,只有一个空气缓冲罐是碳钢材料,将停用的空气缓冲罐人孔翻开后查看,内壁锈蚀相当的严重,铁屑轻轻触碰即脱落,因管道中压缩空气的含水量过高,而管道中压缩空气的温度在3040C左右,碳钢内壁极易氧化,从而使内壁锈蚀,而压缩空气将其中的铁锈带到了预冷机的蒸发器里.而该蒸发器为板翅式结构,其翅片缝隙较小,大量的铁锈聚积于此,将翅片缝堵住.对于这种堵塞情况,目前我们已将生锈的缓冲罐进行了隔离,另接一段不锈钢管道直接绕过罐体直接进入预冷机的蒸发

12、器,以减少铁锈对蒸发器造成的堵塞,对已经造成堵塞的蒸发器我们采用反吹的方式对蒸发器进行间歇式吹除,将翅片间的铁锈粉末吹出来.三、纯化系统我部的纯化器内部装有分子筛,分子筛是一种人工合成泡沸石,多水硅酸盐晶体,是一种高效能、高选择性吸附剂.它对于极性强,不饱和性大的分子有优先吸附的水平,利用这种特性,可吸附空气中的水分和二氧化碳,碳氢化合物等.纯化器结构为：每筒下部装填有110公斤磁球,起均布气流,减小对分子筛冲击的作用,磁球上部为两层丝网,其上是装分子筛,顶部为粉尘过滤器,过滤气体中的固体杂志以及分子筛的碎粉,预防此类杂志进入分福塔.我部氮站纯化器使用的是13X分子筛,它的有效孔径为910A埃

13、是个长度单位,1埃=0.1nm纳米=0.0000000001m,正常工作时,大局部杂质和粉尘会在纯化器再生时会随再生气一同被排除,但是由于分子筛经过长时间的使用,以及操作不当、闪电等原因会造成分子筛的剧烈震动和相互之间的摩擦,便形成了细小的碎粉,这些随粉将被气流带到粉尘过滤器内,在这里进行一个堆积的过程,时间一长,将堵塞过滤器,这时粉尘过滤器之前的压力会上升,而之后的入塔压力将会下降,造成制氮系统的压力降低,故发现此种现象产生时应及时倒换纯化器,并对产生堵塞的粉尘过滤器拆下进行吹除,以到达良好的使用效果.另外,纯化器的相关阀门开度不到位也会使入塔的空气量减少,从而造成入塔的空气压力降低.我部使

14、用的纯化器的切换阀为气动碟阀,它的以下故障会造成入塔空气压力降低：1、气源压力不够：供气动碟阀的气源压力不够,从而造成气动碟阀开度开不到位或关不到位,不灵活.2、机械故障：阀门在切换过程中出现的机械卡死造成气动碟阀开度开不到位或者关不到位.3、电气故障：限制相关阀门的电线端子脱落；程序故障等.四、分储塔系统分储塔是制氮系统的核心设备,利用液化空气中氧、氮等组分沸点的不同,采用精储的方法将各组分别离出来,以获取一定纯度的氮气或液氮等其他气体.分储塔主要由主换热器、精储塔、冷凝蒸发器、透平膨胀机、各连接管道和阀门组成.其中设备上极易造成堵塞的局部为主换热器和精储塔中的筛板,它们一旦出现堵塞将直接造

15、成分储塔产气量降低,从而导致送主线压力低,下面分别从主换热器和精储塔筛板来进行一个简单的介绍.精储塔中的筛板1、主换热器堵塞空分装置正常运行时主换热器内的温度大约在-140C左右,在这种极低的温度下如果遇到水份会立即结成冰或遇到和二氧化碳也会立即结成干冰二氧化碳气体在温度为-78.5C时便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质,从而形成堵塞,造成这两种结果的原由于： 预冷机故障停机未及时发现,造成离心机排出的压缩空气未进行降温要求预冷后温度为48C除水就直接进入纯化系统,而分子筛的特性是低温吸附的效果最好,这样含有大量水分的空气进入纯化器,使分子筛过早的饱和而失去除水和二氧化碳的功能,水份和二氧化碳进入温度极低的主换热器内马上结成冰,形成堵塞. 纯化器的使用时间太长.一般纯化器为两个吸附筒,一用一再生,轮流使用,循环周期为8个小时,由于纯化器循环时间被无意锁定而未及时发现造成超时,也会是分子筛到达饱和后不在有吸附水分子和