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*故障處理* 20000m3/h空分設(shè)備主冷卻器泄漏分析及處理鐘曉龍1,陳剛2(1.杭州杭氧股份有限公司石化裝備部,杭州市東新路388號(hào)310004;2.南京揚(yáng)子石化比歐西氣體有限責(zé)任公司,南京市大廠區(qū)210048)脹空氣通道,并產(chǎn)生冰堵,使其泄漏,產(chǎn)品氮的純度由2x10―62下降到147x10―62.通過(guò)對(duì)空分設(shè)備的流程和冷卻器結(jié)構(gòu)的分析,正確判斷了泄漏情況;在此基礎(chǔ)上對(duì)冷卻器進(jìn)行了修復(fù),空分設(shè)備產(chǎn)品氮純度達(dá)到了設(shè)計(jì)值。
計(jì)、制造工藝的技術(shù)工作,現(xiàn)為杭州杭氧股份有限公司石化裝備部技術(shù)科長(zhǎng)。
南京揚(yáng)子石化比歐西氣體有限責(zé)任公司c套20000m3/h空分設(shè)備1998年由PRAXAIR公司成套供貨,采用內(nèi)壓縮流程,其中主冷卻器組流道采用高、低壓混合布置。建成投產(chǎn)以來(lái)一直運(yùn)行正常。
1故障經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)述2004年6月24日約13 30,由于空壓機(jī)主控電氣柜一空氣開(kāi)關(guān)跳閘而導(dǎo)致空分設(shè)備停車(chē)。電氣人員進(jìn)行相關(guān)檢查并更換空氣開(kāi)關(guān)后,于15:20左右重新開(kāi)車(chē)。夜里值班人員發(fā)現(xiàn)主冷卻器組低壓空氣(A)流道運(yùn)行阻力達(dá)1MPa,即判斷為增壓機(jī)后冷器發(fā)生泄漏,冷卻水進(jìn)入A流道,導(dǎo)致冰堵。于是,從6月29日至7月1日對(duì)主冷卻器組進(jìn)行局部加溫吹掃,合格后重新開(kāi)車(chē)。發(fā)現(xiàn)下塔壓差大,水分已進(jìn)入下塔,說(shuō)明上次加溫不徹底。遂于7月表1主冷卻器組流道排列2日開(kāi)始進(jìn)行大加溫。5日凌晨重新開(kāi)車(chē),發(fā)現(xiàn)氮?dú)猱a(chǎn)品不合格,從上塔出來(lái)的氮?dú)猱a(chǎn)品純度為2x10-62,而經(jīng)過(guò)主冷卻器組換熱后達(dá)到了147x10-62,表明主冷卻器組有漏點(diǎn)。
C套空分設(shè)備的主冷卻器組由6臺(tái)冷卻器組成,分成南北各3臺(tái)的兩排。經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)南側(cè)中間的1臺(tái)冷卻器有泄漏。將故障冷卻器的氮?dú)獬隹诠軓墓芫W(wǎng)中切出放空后,產(chǎn)品氮?dú)饧兌冗_(dá)到了要求。但是,這樣處理后,有1/6的產(chǎn)品氮?dú)獗环趴眨瑩p失很大。經(jīng)過(guò)了充分的分析論證后,于2005年4月下旬對(duì)故障冷卻器實(shí)施了修復(fù)。
2泄漏情況的分析及判斷6臺(tái)鋁制板翅式冷卻器單元組裝如所示,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:冷卻器的工作壓力高,各流道工作壓差大:A流道2.586MPa、B流道5.513MPa、C和D流道0.759MPa、E流道3.79MPa;且封頭位置的布置緊湊,接管、封頭的壁厚大,給修理造成一定的難度。
主冷卻器組流道排列見(jiàn)表1,流道排列按表1布置重復(fù)7次。可見(jiàn),所有流道均與D流道相鄰,即假如A、B、C、E流道與D流道存在互漏,都會(huì)不同程度地導(dǎo)致D流道氮?dú)饧兌鹊南陆怠?BR> 20000m3/h空分設(shè)備部分流程如所示。增壓機(jī)后冷卻器泄漏導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入A流道,產(chǎn)生冰堵,使通道泄漏。加溫吹掃后發(fā)現(xiàn)流道互漏,經(jīng)過(guò)D流道的氮?dú)饧兌葟?x10-62下降到147x10-602,而其他流道指標(biāo)正常,基本可以判定是D流道與其他流道有互漏。
但為了確定D流道與哪一個(gè)流道存在互漏,在后面的修復(fù)工作時(shí),首先進(jìn)行了互漏流道的檢查工作,檢查結(jié)果也證明只有A、D流道互漏。
針對(duì)A流道泄漏至D流道的空氣量進(jìn)行了估算,并且對(duì)泄漏點(diǎn)做了假設(shè)計(jì)算,以便對(duì)下一步的修復(fù)工作給予指導(dǎo);并對(duì)泄漏位置進(jìn)行了分析。
2.1泄漏空氣量估算空分設(shè)備運(yùn)行時(shí)的氮?dú)饬髁縌n2=46059m3/h,則泄漏到氮?dú)饬鞯赖难鯕饬縌2:假設(shè)只有低壓空氣(A)流道的空氣泄漏到氮?dú)猓―)流道,泄漏的空氣量0.是:也就是A、D流道的互漏導(dǎo)致A流道有32.24m3/h的空氣量漏到D流道,從而,使得氮?dú)饧兌冉抵?47x 2.2泄漏點(diǎn)大小估算眾所周知,發(fā)生冰凍破壞應(yīng)在冷卻器的0°C區(qū)域。首先假設(shè)泄漏點(diǎn)是1個(gè)小孔(如所示),進(jìn)而來(lái)計(jì)算其直徑。已知A流道的工作壓力Pa= 2.586MPa,D流道的工作壓力PD=0.759MPa,且查得2―2斷面處空氣密度P=9.746g/m3.針對(duì)圖示1一1、2―2斷面,可以列出氣流的伯努利方來(lái)自除塵器那么,貝IJ,小孔的直徑:小孔的面積= -斷面處的壓力,Pi -1一1斷面處的氣流速度,Vi一氣體流經(jīng)小孔時(shí)的壓力損失,因泄漏點(diǎn)發(fā)生在約1mm多的隔板上,估算時(shí)忽略。
因而,。
由于增壓機(jī)后冷卻器泄漏,干燥空氣夾帶著冷卻水進(jìn)入了約30m高處的主冷卻器組的低壓空氣(A)流道進(jìn)口。空氣夾帶著水呈霧狀在管道中流動(dòng),進(jìn)入封頭后,體積擴(kuò)大,流速降低,夾帶在空氣里的水從空氣里分離出來(lái)。
(1)正對(duì)著管口的冷卻器導(dǎo)流口區(qū)域因流路較短,分離不充分的半霧狀空氣進(jìn)入導(dǎo)流口,流動(dòng)至0°C區(qū)域時(shí)積霜,減少了流通面積,增大了流動(dòng)阻空氣向封頭兩端流動(dòng)時(shí),因流路變長(zhǎng),流動(dòng)至41、107層導(dǎo)流口區(qū)域時(shí),夾帶水從空氣里分離出來(lái),流入41、107層導(dǎo)流口,流動(dòng)至0°C區(qū)域積冰,造成冰堵,破壞隔板。不但減少了流通面積,增大了流動(dòng)阻力,且在加溫吹掃后,冰融化,露出破壞點(diǎn),造成泄漏。
通過(guò)41、107層導(dǎo)流口區(qū)域再向封頭兩端流動(dòng)的空氣,因夾帶水已經(jīng)從空氣里分離出去,故不會(huì)對(duì)這部分流道層造成損傷。
經(jīng)過(guò)分析后認(rèn)為,主冷卻器組內(nèi)部必定還存在其它因冰堵而造成的隔板變形,只是未頂破而已,將會(huì)對(duì)產(chǎn)品的使用壽命造成一定的影響。
3檢查修復(fù)31互漏流道的檢查確定互漏流道時(shí),充分利用了空分設(shè)備上的閥門(mén),并加部分盲板,以最大限度地減少現(xiàn)場(chǎng)工作量,通過(guò)分別對(duì)A、B、E流道充壓來(lái)檢查D流道的泄漏情況。
首先,將故障冷卻器D流道的進(jìn)口管道割開(kāi),加上盲板,出口端關(guān)閉了原來(lái)被用來(lái)放空受污染氮?dú)舛O(shè)置的放空閥。然后,通過(guò)DCS控制系統(tǒng)分別關(guān)閉相應(yīng)流道的閥門(mén),并通過(guò)相應(yīng)的放空、排液或旁通閥分別對(duì)A、B、E流道充壓,用U型管來(lái)檢查D流道的泄漏情況。
經(jīng)過(guò)上述步驟的檢查,確認(rèn)了低壓空氣(A)和氮?dú)猓―)流道之間有泄漏。
3.2泄漏層的判定及修復(fù)明確了A、D流道互漏后,切割下D流道的封頭,用涂肥皂水的方法檢查發(fā)生泄漏的層,并進(jìn)行修復(fù)。
4結(jié)束語(yǔ)由于前期技術(shù)準(zhǔn)備工作做得比較充分,使得后面的修復(fù)工作進(jìn)行得比較順利,取得了滿意的效果。開(kāi)車(chē)后,氮?dú)獾募兌戎笜?biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
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