空分设备调试总结
KDONAr-10000/2201*/320型空分设备调试总结
王年利
（黑龙江鸡西北方制钢有限公司158100）
摘要：详述了本单位空分设备的配置特点，及安装、调试过程中出现的问题和处理，对不合理的设计进行了改造和完善。
关键词：大型空分设备；安装调试；问题处理；改造完善。
黑龙江鸡西北方制钢有限公司KDONAr-10000/2201*/320型空分设备由开封东京公司配套安装。采用常温分子筛吸附，增压透平膨胀机，规整填料塔，全精馏无氢制氩技术，DCS集散控制，氧气外压缩流程，于201*年10月调试成功，产品达产达标。1、设备配置及特点
1．1空压机
空压机为开封空分集团公司产DA1200-42型离心压缩机，该机利用膜式联轴器通过增速器与电机联接，为优化局部负载工况，首级为悬臂式，轴向进气、油站配备两台3LU80A-6型螺杆油泵，油泵流量597L/min.
1．2氧压机
配套氧压机为开封空分集团公司产ZW-60/30型立式、三级四列、无润滑、活塞式压缩机。
1．3空气预冷和分子筛纯化系统
空气预冷系统采用带水冷塔的新型高效预冷系统。空冷塔和水冷塔均采用塑料鲍尔环散堆填料，具有传热效率高，阻力小，操作弹性大等特点。配备美国约克公司的YCWSMillennium型螺杆式冷水机组。分子筛纯化系统为卧式双层床结构，其工艺简单，启动操作方便，工作周期为4h。
1．4高效规整填料塔
在北钢公司的10000m3/h空分设备中，除下塔采用筛板塔外，上塔、粗氩塔和精氩塔均采用新型高效规整填料塔。从设备实际运行情况看，其操作弹性较大，操作负荷可在90%-110%之间调节，工况恢复迅速，阻力小，氧、氩提取率较高。由于采用规整填
料塔对降低能耗也起到显著作用，空压机排气压力只要保持在0.48Mpa就可使空分设备正常生产。1．5全精馏无氢制氩技术使用规整填料后塔板阻力降低，使得无氢制氩技术得以实现。取消了制氢站和粗氩净化系统，简化了流程，降低了投资费用，
提高了安全系数。
1．6液体汽化应急系统
本套空分设备配备液氧、液氩应急汽化系统，在空分设备因故障停车时，用应急液体泵将贮槽内液体加压至2MPa，再经过蒸汽汽化器复热为常温气体后送出，可在10min内恢复向管网送气，可保证10h正常供气。
2、试车阶段出现的问题
2．1空压机电机烧瓦事故
试车阶段后期发生一起空压机电机烧瓦事故，10月8日下午2时许,当班人员发现空压机电机里侧轴瓦温度快速上升，并达到报警值，立即组织紧急停机。现场查看，设备其它各润滑点油压均正常，只有电机里侧轴瓦供油压力几乎为零，维修人员拆下轴瓦，瓦面巴氏合金已部分脱落。后检查油路，在轴瓦进油孔处发现一椭圆形不锈钢熔渣，堵住了油孔。这是由于施工单位在油路开仪表孔时，直接用电焊开口，又没清理管路，熔渣随油流动，在轴瓦进油孔处卡住，至使断油烧瓦。
2．2氧、氮出塔流量孔板安装错误
在各项操作参数均正常的情况下，氧气产量却无法提高，只能达到8500m3/h左右，多方调节无效。经查孔板流量引压仪表管并无泄漏，变送器工作正常，怀疑氧气流量孔板方向装反，组织人员拆下氧气孔板，安装方向并没有反，对照孔板流量计算书，发现尺寸不对，应是氮气出塔孔板，又拆下氮气孔板正是氧气孔板。更换氧、氮孔板，同时孔板两侧直管段原为螺旋管，更换为无缝管，以保证流量数据准确。开车后氧产量10500m3/h,纯度99.7%。
3、完善与改造
3．1改造1#氧压机为氧、氮双备机
原设计四台氧压机为三开一备，氮压机为单机运行，通过增设管道、阀门使1#氧压机与压氮系统联接，这样1#机即可做为氧、氮压缩双备机，又可为压氧系统提供保安氮气。
3．2空压机、氮压机润滑系统管路改造
空压机和氮压机油路原设计、施工不尽合理，加之后来安装隔音罩，使隔音罩内设备管路纵横，操作、巡视通道狭窄，有些阀门设置在人员通道上，给将来生产留下了安全隐患，为此组织人员对管道走向进行了重新布局安装，扩大了操作空间，消除了安全隐患。
3．3空压机油站排烟管道改造
原空压机油站排烟系统油气分离效果不好，带出油量大，既浪费又污染了环境。我厂自制油气分离器一台，加装在排烟管路上，改善了油气分离效果。
3．4空压机油站过滤器加旁路
由于油站过滤器选型偏小，只能两组同时工作才能保证过滤器阻力值正常，致使无备用过滤器，在线状态将无法清洗过滤器，给将来连续长期生产带来隐患。增设旁路，加一个备用过滤器与原过滤器并联，解决了生产隐患。
3．5水冷塔进水阀加旁通阀
原设计水冷塔进水管路只有一个气动薄膜调节阀，此管路直接连在系统总供水管路，一但此气动阀发生故障关不上，除非整个系统停水、停车，否则水冷塔水位将无法控制，甚至会淹没氮气管路，鉴于此问题，在气动阀前后各加一个闸阀，并安装一个旁通阀，以便可以在线切换维修。
3．6温度变化超速联锁屏蔽
根据以往经验，常会因为热电阻，模块等仪表故障导致轴承温度值瞬间达到量程上限，DCS程序控制系统联锁设备误停车。为了避免此类事故发生，在逻辑控制程序中加一功能块判断轴承温度，若变化速率过快则认为非机械原因，而是仪表故障，则此温度点自动赋值并锁定为20℃，避免误停车，且发出报警信号，故障排除后可手动复位。实际运行证明安全可靠。
4、结束语
黑龙江鸡西北方制钢有限公司10000m3/h空分设备试车过程中，在设备制造厂家，安装单位和开封东京空分公司的大力协助下，顺利达到预期目标，作为使用单位则全程参与，全力配合，使操作人员尽快达到熟练操作。
扩展阅读：达钢三万空分设计调试总结
达钢三万空分设计调试总结
摘要介绍达钢30000m3/h空分设备的配置与选型,以及调试小结,并提出了存在的问题。该套设备201*年6月10日投产,产量与纯度达到或超过设计指标,运行稳定,控制灵活,在线分析准确,液体贮存能力大,体现出开封民营企业空分设备产品的先进水平。
关键词:大型空分分离设备配置选型调试
达钢KDONAr-30000/30000/900型空分设备，系河南开元空分集团有限公司成套的分子筛预净化、带增压透平膨胀机，氧氮外压缩、全低压全无氢制氩流程的空分设备。这是开封民营企业第一套三万等级大型空分设备，其核心技术是解决了四溢流对流塔板的设计计算以及制造问题。该机组的主要配套部机全部采用国产设备，为节省投资和外汇，振兴民族装备工业都具有深远的意义。
图1.KDONAr-30000/30000/900型空分设备流程简图
该设备于201*年10月17日签订合同，201*年6月8日开始进行联动试车，至6月10日，氧氮产品合格，6月21日，氩产品合格，经过三天连续运行，顺利通过性能考核，各项指标均达合同要求。
流程配置与设备选型：
空气过滤器：无锡宏博，6000m3/min，自洁式。反吹气体为来自分子筛后的干燥空气，气源管加粗，保证自清除效果。
空气压缩机：沈鼓，单轴离心，气量：165000Nm3/h。
氮水预冷系统：配套采用散堆填料的空冷塔、水冷塔;设置冷水机组，但整个系统按照没有冷水机组进行设计，在冷水机组故障的情况下仍能运行，一台常温水泵,一台低温水泵,各为一用一备。
冷水机组:约克,螺杆水泵：上海连成
纯化系统：设计为两只分子筛吸附器，卧式双床层结构,切换使用，用于清除空气中的水分和二氧化碳等杂质。配备三台电加热器,两用一备,采用立式结构，调功柜控制再生温度，再生气流量自动控制。分子筛工作周期4小时，充泄压过程均通过程序控制阀门定位器进行，整个切换过程平稳可靠。
分子筛吸附系统切换阀、调节阀门均选用KOSO阀门。分子筛采用上海可世13XAPG。铝胶采用：江西萍乡环球。
增压透平膨胀机：简阳瑞特，膨胀气量：24000Nm3/h。
分馏塔及氩提取设备：主换热器采用国产产品，氧、氮、污氮分别配置，并以空气进口阀调节热端温差，下塔筛板塔，主冷采用双层布置，上塔和粗氩塔、精氩塔均采用填料塔。
粗氩泵：ACD，变频器：ABB填料及分配器：天大北洋
阀门及选型：冷箱内自动阀全部无锡工装焊接阀，手动阀全部选四川成空焊接阀，冷箱外调节阀为浙江三方，手动阀天津塘沽。
氧压、氮压系统：均为杭氧透平产品。其中氧透单轴，氮透双轴。仪控系统：
分析仪：重庆特瑞尔，包括一台TGC201*-AF在线峰量碳氢化合物分析仪，从C1-C9均能分析。DCS：浙江中控，其中UPS采用山特产品。变送器：川仪横河EJA智能。
液体贮存系统：液氧800m3，液氮800m3，液氩300m3，均为常压平底贮槽。技术特点：
1.四溢流对流下塔的设计完全靠开元自主研发，从计算软件到制造工装，开元没有成功的先例可以参考，经
过实践检验，效果很好。从开元制造到开元创造，技术能力上了一个新台阶。
2.预冷系统：空冷塔液面采用就地、变送器、液位开关三重保险，分别报警，同时发生才停车，避免误动作
停车。水冷塔采用了两段填料，效率更高，在冷冻机故障状态下仍能维持系统运行。增加水过滤器的配置，保证冷水机组和水冷塔的运行。
3.再生气温度、流量自动控制，再生气流量测量采用阿牛巴流量计，阻力小，再生过程平稳进行切换，对塔
的冲击很小，充压过程通过程序自动控制，切换过程压力降低仅0.007Mpa。
4.无氢制氩系统：精氩塔的废气回收到空压机进口，避免浪费，便于操作；精氩塔不合格液氩回收到粗氩塔
中部，避免浪费；汽化液氩冷量回收，一系列结构改进使氩系统没有任何波动。液体泵则全部采用变频控制。
5.自动化程度高，包括液体产品均采用自动控制，在正常情况下运行，无需任何人为操作。
6.主冷箱和换热器冷箱分开，降低风险和对基础的要求，增加了冷箱成本。冷箱充气设置流量计和压力表，
避免盲目操作。
7.安全考虑：设置主冷碳氢化合物在线分析仪；各主要位置设置气体监测仪，保护操作和施工人员的安全；
主冷防爆的各项安全措施；冷箱防砂爆的各项安全措施；分子筛防带水的各项安全措施，目前可以采用的安全措施在这套设备上应有尽有。
缺憾与不足：
1.UPS电源没有设置旁路功能，由于自身的风扇故障，造成整套空分的停车，应该可以不间断地切换到市电。
这个小故障反映出目前在降低成本方面存在的危险，小概率事件可能引起严重后果的也必须重视。
2.空压机出口管道口径仅有600，由于连接有波纹节、流量孔板、放空阀、防喘振阀、止回阀、送出阀等，管道有20米长，造成阻力比较大，尤其流量测量应采用文丘里管，不能采用流量孔板，最终不得已取消了流量孔板，这样就失去了防喘振的真正意义，只能是防超压，反映出我们对外配套厂家的设计审核不够认真。
3.液体产品量大，膨胀空气量也相应较大，对氩系统的影响也比较大，不得不将大量膨胀空气旁通污氮，使
氧提取率不高，随着设备运行，逐步摸索提高，将来降低能耗，提高提取率是下一步的主要任务。
达钢三万空分的结合了近年来开元在设计制造和运行多方面的经验，在设计中将安全性、可靠性放在首位，流路设置、外配机组、控制点设置等各方面都向国内外最高水平看齐，公司上下将这一项目看作重中之重，整个冷箱没有一个结冰点，包括分析仪在内仪表投标率100%，运行中整个设备全部实现自动控制，氧、氮、氩产品均达合同要求，这对于开元作为一个民营企业应对经济危机形势下的市场新局面有着重要意义。
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