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大型空分设备常见问题

大型空分设备常见问题
此类故障包括阀门密封填料“跑冷”和冻结,阀门座和管道连接法兰泄漏,以及灌锡螺纹两端的阀门螺丝套筒泄漏。阀杆填料通常位于阀杆靠近冷箱壁的填料槽中。当填料不均匀或不紧,以及阀杆不直或不圆时,低温液体或气体会沿着填料的间隙泄漏。由于向外部产生冷量传递,空气中的水分会在填料上冻结,从而使阀杆冻结。在这种情况下,只有用蒸汽或热水加热填充物才能打开和关闭阀门。但是,在打开和关闭阀门后,堆积在填料中的水将再次冻结。由于阀门开关费力,通常会导致阀门杆扭曲和手轮断裂。 因此,在对阀门进行检修后,应均匀紧实地装入填料,并拧紧压缩螺母。在空气分离装置的整体泄漏测试过程中,还应检查阀杆填料处的泄漏,在冷启动之前应彻底解决此问题,杜绝更大故障的发生。法兰泄漏的常见原因是密封面不光滑,密封面不均匀,管道补偿不足,螺栓未均匀上紧,螺栓材质不当等。阀杆外螺纹套筒的两端均用锡填充螺纹连接,长期使用后锡容易产生出现裂纹和泄漏。在对泄漏进行压力测试时,如果发现这种泄漏,较好将阀杆抽出重新灌锡、拧紧,并较好采用银焊焊接。
低压空分设备的负荷调节范围与原料空气压缩机的调节性能、膨胀机的调节性能、精馏塔的结构特性等因素有关。目前,带有进气导叶的透平空气压缩机的流量调节范围为75%至100%;带可调喷嘴的透平增压膨胀机的调节范围可以是65%到100%。接下来较关键的是精馏塔的调节余量。目前,采用规整填料的精馏塔的负荷调节范围可以达到50%-100%,而传统的筛板塔的较佳调节范围为70%-100%。负荷降至过低的话,将又可以因蒸汽通过筛孔的速度过慢,导致液体泄漏。 当氧气充足且需要减少氧气输出量时,请首先减少氧气产品的输出,然后相应地减少空气流量,并根据主冷却液位调整膨胀空气量。送入上塔的液气和液氮调节阀也应根据蒸馏条件做出相应的关闭操作。应该注意的是,整个操作应缓慢且逐渐地完成,从而使还原过程中保持精馏条件的稳定。 如果有液氧贮存系统,减少氧产量可增加液氧的产量,将液氧贮存起来更为便利。可先将氧产量减下来,然后增加膨胀空气量,在保持主冷液位不变的情况下增加液氧的取出量。为保持上塔精馏工况的稳定,必要时可将部分膨胀空气走旁通。
精馏是利用两种物质不同的沸点,多次地进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发,以达到气体分离。 对两种不同沸点的物质组成的混合液体,在吸收热量部分蒸发时,易挥发组分较多地蒸发,而混合蒸汽在放出热量而部分冷凝时,难挥发组分将较多地冷凝,如果将温度较高的饱和蒸汽与温度较低的饱和液体进行混合接触,蒸汽将放出热量部分冷凝,液体吸收热量将部分蒸发。如果进行了一轮部分蒸发和部分冷凝后,浓度较高的蒸汽和液体再分别与温度不同的蒸汽和液体进行接触,将再次发生部分冷凝和部分蒸发,这样的过程进行多次,较终达到气体分离,整个过程称之为精馏。
空气中的主要成分是氮气和氧气。通过选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂,并设计适当的工艺,便能将氮和氧分离。 氮原子和氧原子都具有电四极矩,但氮原子的电四极矩比氧原子要大很多,所以氮在沸石分子筛上的吸附能力强于氧。因此,当空气在压力下通过分子筛吸附床时,氮被分子筛吸附。由于氧气吸附较少,因此氧在气相中富集同时从吸附床中流出,从而氧氮分离获得氧气。在分子筛对氮的吸附趋于饱和时,停止气流流入并使压力下降,分子筛吸附的氮可以被解吸,分子筛得以再生和再利用。两个或多个吸附床交替轮流工作以连续产生氧气。 从上述原理可知,变压吸附空气分离制氧设备的吸附床必须至少包括两个操作步骤:吸附和解吸。因此,当只有一个吸附床时,产物氧的可用性是不连续的。为了连续获得产物气,通常在制氧机中通常安装两个以上的吸附床,并且从节能降耗和稳定运行的角度出发,还提供了一些必要的辅助步骤。 每个吸附床通常经历吸附、正向减压、抽空或减压再生、冲洗置换、压力均衡和增压的步骤,并且该操作周期性地重复。同时,每个吸附床处于不同的操作步骤。在计算机的控制下,有规律地切换吸附床,使多个吸附床协调运行,并按时间步长错开,使变压吸附装置能够平稳运行并连续获得产物气。
现阶段国内空分设备中,常见的冷凝蒸发器的结构型式主要有板翅式冷凝蒸发器和管式冷凝蒸发器2种型式。 管式冷凝蒸发器分长管、短管和盘管三种型式。长管和短管式都采用列管型式,管子材质采用紫铜,管板材质采用黄铜。一般用于中小型空分设备。 盘管式一般用于辅助冷凝蒸发器。由于盘管中无固定液面,传热系数较小已逐渐被淘汰。 板翅式冷凝蒸发器材质采用全铝结构,板式单元采用立式星型布置,其特点是结构紧凑、重量轻、体积小、易于制造。被大中型空分设备广泛应用。 由于空分设备的逐渐大型化,冷凝蒸发器的换热面积也随之增大,管式冷凝蒸发器已完全被板式换热器所替代。
净化后的空气进入分馏塔,并通过主热交换器与回流的污染氮,氧和氮进行热交换。冷却后,将其一小部分液化,将气液混合空气节流至0.55 MPa的压力。塔经过精馏,在下部塔的顶部获得99.999%的纯氮,然后进入主冷却塔,并通过上部塔的液氧蒸发被冷凝成液氮。一部分液氮作为回流液返回下部塔,冷却后将剩余的液态氮节流。进入上部塔顶部的喷雾器。底部釜液是含有38%氧气的液态空气。通过液空过冷器后,进入上塔中部参与精馏。同时,肮脏的液氮流从下部塔的中间抽出,然后作为回流液体进入上部塔。 从主热交换器中间抽出的一部分空气进入涡轮膨胀机进行绝热膨胀,从而产生设备运行所需的大部分冷量。膨胀后的空气通过热虹吸热交换器消除部分过热,然后进入上塔的中部参与精馏。 处于不同状态的四种流体进入上塔并再次分离,在上塔的顶部高纯氮气。液氮过冷器和主热交换器从分馏塔再加热到9℃左右后,上部塔底部的液氧吸收了主冷却过程中下部塔氮冷凝产生的热量蒸发。其中,主换热器将纯度为99.6%的氧气再加热至9℃左右。从分馏塔出来,其余部分用作上升蒸汽参与精馏。上部塔的上部仍然有含污氮气通过液态空气过冷器抽出,由主热交换器再加热后从分馏塔中排出。再生分子筛吸附器后对净化系统进行排气。 从主冷却器底部将液氧抽取到氧液体量筒,分离蒸汽和液体并在量筒装满后迅速填充氧气低温液储罐。制备液氮时,将液氮过冷器中的液氮注入氮气液量筒后将量筒快速注入氮气低温液体储罐中。蒸发后它为用户提供气态氮产品。合格的氧气离开分馏塔后,通过压缩氧气系统对其加压以供使用。
温差是热量传递的动力,两种物资只要存在温差,就会自发地进行冷热传递,热量总是从温度较高的流体传向温度较低的流体。
在低温法空气分离设备中,为了能使空气温度降低,在空分各系统中,需要各种换热设备进行冷热交换,例如:氮水预冷器、切换式换热器、主换热器、冷凝蒸发器、过冷器、液化器、汽化器、电加热器等等。这些换热设备配置在空分设备的各系统,是空分设备实现空气液化、气体分离所必须的重要设备。
在流量孔板前后,须有足够的光滑直管段。孔板前为10倍管径距离,孔板后为5倍管径距离,且不允许存在影响测量精度的因素(如管接头等)。管道焊缝其内表面亦应磨平,垫片不可伸入管子内径。并要仔细检查孔板的安装方向,不得装反。(判断方法:小口为入口,大口为出口)
冷箱内设备或管道泄漏需扒砂处理,由于不确定冷箱内是有漏点位置,因此对扒砂会造成一定的影响,不管是漏液还是漏气都要先把顶部的装砂孔给全部打开,让冷箱里面残存的气体慢慢排放到大气中。在扒砂过程中要严格监控冷箱内气体的含氧量和冷箱内的压力指示。扒砂过程中尤其要注意不能造成冷箱中部形成无砂的区域,以免造成由于珠光砂的突然下降而带来的砂暴现象。
按渗透剂所含染料成分分为荧光渗透检测
外压缩流程的空分设备生产的氧氮产品为来自上塔的低压氧气、氮气,经换热器复热后送出冷箱,出冷箱的产品气体压力一般为0.12MPa,经氧气压缩机将之压缩到用户所需压力后,送入用户管线。 氧气内压缩流程是从冷凝蒸发器直接抽出液氧产品,在冷箱内,经液氧泵压缩到用户所需压力,再经换热器复热、气化后送入用户管线。 同外压缩流程相比,液氧内压缩流程具有以下特点:
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