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摘要 : 分析 6000m3 / h 空分设备原氮水预冷系统存在的问题及原因 , 将水循环由原制氧站大 循环改为氮水预冷系统内部的自循环 , 只增加水换热器和蓄水器 , 效果明显。 大多数全低压、分子筛吸附流程的空分设备 , 其氮水预冷系统均设置空冷塔、水冷塔、冷冻机、 高低压水泵等。空冷塔采用筛板塔或填料塔 (上部 为塑料共轭环 , 下部为不锈钢共轭环) ; 水冷塔一 般采用塑料填料充填 ; 冷冻机提供外部冷源 , 起到 降低水温的作用。氮水预冷系统的作用是降低加工 空气的温度 , 确保分子筛吸附器的性能。 1、原氮水预冷系统流程分析 1.1 流程简述 新临钢制氧厂 6000m³/h 空分设备原氮水预冷 系统流程 (见图 1) , 从循环管网来的冷却水 , 一 路由低压泵直接送至空冷塔的中部进行水汽热交 换 ; 另一路由 Ⅴ1111 阀送至水冷塔顶部 , 与冷箱 内返流气体 (部分氮气和污氮) 进行热交换降温后 , 经高压泵、冷冻机二次降温送至空冷塔上部参与水汽热交换。空冷塔底部排水由 Ⅴ1138 阀返回总排 水管网。
1.2 存在问题在2000年5月初，投产仅半年的氮水预冷系 统开始出现进出冷冻机冷冻水管路压差大的现象。 最初压差为0.05MPa,运转至5月下旬，压差达到 0.4~0.5MPa。无论怎样调节，冷冻水量始终呈下 降趋势。冷冻机因为低温和低流量自动保护而停机 多次，造成出空冷塔的空气温度升高，分子筛的吸 附能力下降，无法满足正常的工艺生产要求，空分 设备需20天左右停机检修一次。1.3 原因分析在2000年5~7月的多次检修中，我们发现冷 冻机蒸发器内铜换热管表面和V1135 阀门流道口 以及冷冻水管路都附着一层厚厚的结晶物质，最大 厚度约10mm，严重影响了冷冻水的流量,这是造 成管路阻力大的直接原因。取少量的结晶物质进行分析，结晶体易溶于酸，反应剧烈，并有大量的泡沫、气体产生。进一步分析确认，结晶物质多为Ca、Mg离子化合物。 造成这一现象的根本原因是我公司水源地水质 硬度大。由于水冷塔采用高效的规整填料充填，换热效果强，一般出水冷塔的冷却水温达到12~ 15 °C, 出冷冻机后的冷却水温度可降到8~10 °C。 这样，大量的Ca、Mg离子化合物在低温下结晶析 出,在管路流道变化处集结，影响了水的流量。同 时，低水流量又导致冷冻水温降大，形成恶性循 环,最终导致结晶体阻塞冷冻机换热管及阀门，影响生产。 2新流程思路及改进 2.1改进思路 水源地水质硬度大,无法改变。若考虑系统采 用软水循环，成本高，造价大。从更改工艺设计的 角度考虑，我们认为原系统是一个开式循环，系统 内部的水参与了制氧站大循环管网的循环，大循环 管网的水分别为空冷塔、水冷塔提供水源，空冷塔 的排水又返回大循环管网。如果把它改为一一个封闭 系统，即氮水预冷系统内部的水自循环，独立于制 氧站系统的大循环，便可降低Ca、Mg离子化合物 的含量，达到降低水质硬度的目的。因为—— 第一，空冷塔内部带压，一般工作压力为. 0. 47MPa左右，完全可以保证冷却水自循环的压力,这是保证封闭系统实现的前提。第二，系统采取了封闭循环，空冷塔底部的水温势必升高，需增加一个水换热器进行初步降温，以减轻水冷塔的热负荷。水换热器的冷源可用大循环的水来提供。 第三，为了防止低压水泵抽空，可以增加一个蓄水器，保持一定的水位就能解决。 2.2新流程简述 空冷塔底部的高温水分成两路:一路经水换热器冷却后去蓄水器供低压泵用，后返回空泠塔中部;另一路冷却后带压去水冷塔进行热交换，然后通过高压泵、冷冻机去空冷塔上部。由于系统的封闭循环，考虑水冷塔由于水蒸发而造成水损失，每天需补充少量的新鲜水。改进后新氮水预冷系统流程见图2。
2.3改进的效果新 系统保留了原系统的阀门和管路，根据现场设备的布置，只增加了一个水换热器和蓄水器。2001年，改进后的氮水预冷系统运转了11个月,没有发生管路阻塞的现象。2001年底检修时，打开管路检查，管路阀门及换热管基本上没有结晶体。出空冷塔的空气温度能够维持在8~11°C,效果良好。同时，改进后的系统与原系统可以实现在线倒换，不会影响设备的开与停，一举两得。 通过改进和实践，我们认为新系统的工艺设计思路是合理的、科学的，它较好地攻克了由于地域水质差带来的生产难题，花钱少，取得的经济效益明显。 |
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