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大型空分設備常見問題

大型空分設備常見問題
此類故障包括閥門密封填料“跑冷”和凍結，閥門座和管道連接法蘭泄漏，以及灌錫螺紋兩端的閥門螺絲套筒泄漏。閥桿填料通常位于閥桿靠近冷箱壁的填料槽中。當填料不均勻或不緊，以及閥桿不直或不圓時，低溫液體或氣體會沿著填料的間隙泄漏。由于向外部產生冷量傳遞，空氣中的水分會在填料上凍結，從而使閥桿凍結。在這種情況下，只有用蒸汽或熱水加熱填充物才能打開和關閉閥門。但是，在打開和關閉閥門后，堆積在填料中的水將再次凍結。由于閥門開關費力，通常會導致閥門桿扭曲和手輪斷裂。 因此，在對閥門進行檢修后，應均勻緊實地裝入填料，并擰緊壓縮螺母。在空氣分離裝置的整體泄漏測試過程中，還應檢查閥桿填料處的泄漏，在冷啟動之前應徹底解決此問題，杜絕更大故障的發(fā)生。法蘭泄漏的常見原因是密封面不光滑，密封面不均勻，管道補償不足，螺栓未均勻上緊，螺栓材質不當?shù)?。閥桿外螺紋套筒的兩端均用錫填充螺紋連接，長期使用后錫容易產生出現(xiàn)裂紋和泄漏。在對泄漏進行壓力測試時，如果發(fā)現(xiàn)這種泄漏，較好將閥桿抽出重新灌錫、擰緊，并較好采用銀焊焊接。
低壓空分設備的負荷調節(jié)范圍與原料空氣壓縮機的調節(jié)性能、膨脹機的調節(jié)性能、精餾塔的結構特性等因素有關。目前，帶有進氣導葉的透平空氣壓縮機的流量調節(jié)范圍為75％至100％；帶可調噴嘴的透平增壓膨脹機的調節(jié)范圍可以是65％到100％。接下來較關鍵的是精餾塔的調節(jié)余量。目前，采用規(guī)整填料的精餾塔的負荷調節(jié)范圍可以達到50％-100％，而傳統(tǒng)的篩板塔的較佳調節(jié)范圍為70％-100％。負荷降至過低的話，將又可以因蒸汽通過篩孔的速度過慢，導致液體泄漏。 當氧氣充足且需要減少氧氣輸出量時，請首先減少氧氣產品的輸出，然后相應地減少空氣流量，并根據(jù)主冷卻液位調整膨脹空氣量。送入上塔的液氣和液氮調節(jié)閥也應根據(jù)蒸餾條件做出相應的關閉操作。應該注意的是，整個操作應緩慢且逐漸地完成，從而使還原過程中保持精餾條件的穩(wěn)定。 如果有液氧貯存系統(tǒng)，減少氧產量可增加液氧的產量，將液氧貯存起來更為便利?？上葘⒀醍a量減下來，然后增加膨脹空氣量，在保持主冷液位不變的情況下增加液氧的取出量。為保持上塔精餾工況的穩(wěn)定，必要時可將部分膨脹空氣走旁通。
精餾是利用兩種物質不同的沸點，多次地進行混合蒸汽的部分冷凝和混合液體的部分蒸發(fā)，以達到氣體分離。 對兩種不同沸點的物質組成的混合液體，在吸收熱量部分蒸發(fā)時，易揮發(fā)組分較多地蒸發(fā)，而混合蒸汽在放出熱量而部分冷凝時，難揮發(fā)組分將較多地冷凝，如果將溫度較高的飽和蒸汽與溫度較低的飽和液體進行混合接觸，蒸汽將放出熱量部分冷凝，液體吸收熱量將部分蒸發(fā)。如果進行了一輪部分蒸發(fā)和部分冷凝后，濃度較高的蒸汽和液體再分別與溫度不同的蒸汽和液體進行接觸，將再次發(fā)生部分冷凝和部分蒸發(fā)，這樣的過程進行多次，較終達到氣體分離，整個過程稱之為精餾。
空氣中的主要成分是氮氣和氧氣。通過選擇對氮和氧具有不同吸附選擇性的吸附劑，并設計適當?shù)墓に?，便能將氮和氧分離。 氮原子和氧原子都具有電四極矩，但氮原子的電四極矩比氧原子要大很多，所以氮在沸石分子篩上的吸附能力強于氧。因此，當空氣在壓力下通過分子篩吸附床時，氮被分子篩吸附。由于氧氣吸附較少，因此氧在氣相中富集同時從吸附床中流出，從而氧氮分離獲得氧氣。在分子篩對氮的吸附趨于飽和時，停止氣流流入并使壓力下降，分子篩吸附的氮可以被解吸，分子篩得以再生和再利用。兩個或多個吸附床交替輪流工作以連續(xù)產生氧氣。 從上述原理可知，變壓吸附空氣分離制氧設備的吸附床必須至少包括兩個操作步驟：吸附和解吸。因此，當只有一個吸附床時，產物氧的可用性是不連續(xù)的。為了連續(xù)獲得產物氣，通常在制氧機中通常安裝兩個以上的吸附床，并且從節(jié)能降耗和穩(wěn)定運行的角度出發(fā)，還提供了一些必要的輔助步驟。 每個吸附床通常經歷吸附、正向減壓、抽空或減壓再生、沖洗置換、壓力均衡和增壓的步驟，并且該操作周期性地重復。同時，每個吸附床處于不同的操作步驟。在計算機的控制下，有規(guī)律地切換吸附床，使多個吸附床協(xié)調運行，并按時間步長錯開，使變壓吸附裝置能夠平穩(wěn)運行并連續(xù)獲得產物氣。
現(xiàn)階段國內空分設備中，常見的冷凝蒸發(fā)器的結構型式主要有板翅式冷凝蒸發(fā)器和管式冷凝蒸發(fā)器2種型式。 管式冷凝蒸發(fā)器分長管、短管和盤管三種型式。長管和短管式都采用列管型式，管子材質采用紫銅，管板材質采用黃銅。一般用于中小型空分設備。 盤管式一般用于輔助冷凝蒸發(fā)器。由于盤管中無固定液面，傳熱系數(shù)較小已逐漸被淘汰。 板翅式冷凝蒸發(fā)器材質采用全鋁結構，板式單元采用立式星型布置，其特點是結構緊湊、重量輕、體積小、易于制造。被大中型空分設備廣泛應用。 由于空分設備的逐漸大型化，冷凝蒸發(fā)器的換熱面積也隨之增大，管式冷凝蒸發(fā)器已完全被板式換熱器所替代。
凈化后的空氣進入分餾塔，并通過主熱交換器與回流的污染氮，氧和氮進行熱交換。冷卻后，將其一小部分液化，將氣液混合空氣節(jié)流至0.55 MPa的壓力。塔經過精餾，在下部塔的頂部獲得99.999％的純氮，然后進入主冷卻塔，并通過上部塔的液氧蒸發(fā)被冷凝成液氮。一部分液氮作為回流液返回下部塔，冷卻后將剩余的液態(tài)氮節(jié)流。進入上部塔頂部的噴霧器。底部釜液是含有38％氧氣的液態(tài)空氣。通過液空過冷器后，進入上塔中部參與精餾。同時，骯臟的液氮流從下部塔的中間抽出，然后作為回流液體進入上部塔。 從主熱交換器中間抽出的一部分空氣進入渦輪膨脹機進行絕熱膨脹，從而產生設備運行所需的大部分冷量。膨脹后的空氣通過熱虹吸熱交換器消除部分過熱，然后進入上塔的中部參與精餾。 處于不同狀態(tài)的四種流體進入上塔并再次分離，在上塔的頂部高純氮氣。液氮過冷器和主熱交換器從分餾塔再加熱到9℃左右后，上部塔底部的液氧吸收了主冷卻過程中下部塔氮冷凝產生的熱量蒸發(fā)。其中，主換熱器將純度為99.6％的氧氣再加熱至9℃左右。從分餾塔出來，其余部分用作上升蒸汽參與精餾。上部塔的上部仍然有含污氮氣通過液態(tài)空氣過冷器抽出，由主熱交換器再加熱后從分餾塔中排出。再生分子篩吸附器后對凈化系統(tǒng)進行排氣。 從主冷卻器底部將液氧抽取到氧液體量筒，分離蒸汽和液體并在量筒裝滿后迅速填充氧氣低溫液儲罐。制備液氮時，將液氮過冷器中的液氮注入氮氣液量筒后將量筒快速注入氮氣低溫液體儲罐中。蒸發(fā)后它為用戶提供氣態(tài)氮產品。合格的氧氣離開分餾塔后，通過壓縮氧氣系統(tǒng)對其加壓以供使用。
溫差是熱量傳遞的動力，兩種物資只要存在溫差，就會自發(fā)地進行冷熱傳遞，熱量總是從溫度較高的流體傳向溫度較低的流體。
在低溫法空氣分離設備中，為了能使空氣溫度降低，在空分各系統(tǒng)中，需要各種換熱設備進行冷熱交換，例如：氮水預冷器、切換式換熱器、主換熱器、冷凝蒸發(fā)器、過冷器、液化器、汽化器、電加熱器等等。這些換熱設備配置在空分設備的各系統(tǒng)，是空分設備實現(xiàn)空氣液化、氣體分離所必須的重要設備。
在流量孔板前后，須有足夠的光滑直管段。孔板前為10倍管徑距離，孔板后為5倍管徑距離，且不允許存在影響測量精度的因素（如管接頭等）。管道焊縫其內表面亦應磨平，墊片不可伸入管子內徑。并要仔細檢查孔板的安裝方向，不得裝反。（判斷方法：小口為入口，大口為出口）
冷箱內設備或管道泄漏需扒砂處理，由于不確定冷箱內是有漏點位置，因此對扒砂會造成一定的影響，不管是漏液還是漏氣都要先把頂部的裝砂孔給全部打開，讓冷箱里面殘存的氣體慢慢排放到大氣中。在扒砂過程中要嚴格監(jiān)控冷箱內氣體的含氧量和冷箱內的壓力指示。扒砂過程中尤其要注意不能造成冷箱中部形成無砂的區(qū)域，以免造成由于珠光砂的突然下降而帶來的砂暴現(xiàn)象。
按滲透劑所含染料成分分為熒光滲透檢測
外壓縮流程的空分設備生產的氧氮產品為來自上塔的低壓氧氣、氮氣，經換熱器復熱后送出冷箱，出冷箱的產品氣體壓力一般為0.12MPa，經氧氣壓縮機將之壓縮到用戶所需壓力后，送入用戶管線。 氧氣內壓縮流程是從冷凝蒸發(fā)器直接抽出液氧產品，在冷箱內，經液氧泵壓縮到用戶所需壓力，再經換熱器復熱、氣化后送入用戶管線。 同外壓縮流程相比，液氧內壓縮流程具有以下特點：
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