缩短空分设备临时停车再启动时间操作实践

缩短空分设备临时停车再启动时间操作实践摘要：在总结实践经验的基础上，介绍空分设备在事故状态下停车保冷的改进措施和再启动的操作方法，以及采用上述措施和方法所产生的效果和经济效益。

关键词：缩短保冷再启动时间效益
0 前言
中冶葫芦岛有色金属集团公司东铜制氧站是1993年建成投产的，现有两套空分设备，其中制氧一系统采用的是板式换热器自清除流程，是由开封空分设备厂提供的KDON—3200/3200—5型双高产品的空分设备，其设计加工空气量为20000Nm3/h，产氧量3200 Nm3/h，纯度为99.6%。

该套空分装置从投产一直运转至今，其工艺已相当落后，设备严重老化，在其长期运转的过程中，经常会出现有计划停车和紧急停车的现象。

为使空分设备在临时停车后，再启动时能迅速建立起正常工况，尽快恢复供氧满足用户的生产需求，我们经过多年的生产实践，摸索出一套行之有效的措施和方法，主要采取的措施是在临时停车后尽量减少冷箱内的冷量损失，同时维护好可逆式换热器通道，减少水份和二氧化碳在可逆式换热器通道中的冻结，保证其畅通，以及在保冷成功后再启动时操作方法上的改进。

1. 保冷措施的改进
我们采用的板式自清除流程，一般冷状态下停车时间最长不能超过36小时，再启动后能恢复正常生产，停车时间超过36小时后再启动，就很难保证正常生产。

其原因是在停车后的一段时间里，因外界热量的不断传入，换热器的中部温度和冷端温度都会产生偏离，同时，由于启动时各气流所走的通道与停车时相同，这样会加剧自清除恶化，偏流加剧，中部温度调整困难，严重时会造成板式冻结，而导致开车失败。

二是随着停车时间的延长，系统冷量损失较大，温度自然回升，而延长空分装置再启动时间。

三是停车时间越长在塔内低温部位形成负压，空气中的水份经阀门、管道和仪表接头等泄露处侵入低温管道和容器，形成局部堵塞，同样会导致开车失败。

另外随空分设备停车时间的延长，主冷液位下降，主冷液氧中碳
氢化合物积聚在塔釜中，对空分设备的安全生产也极具威胁。

针对以上问题，我们在空分设备临时停车后保冷时采取了一些改进措施：
1.1防止水份和二氧化碳在板式换热器通道中冻结
在空分设备停车前采取逐渐缩短切换时间的方法，要求一个切换周期一个切换周期地缩短，直到停车为止。

另外，在缩短切换时间的同时，应根据情况适当减少氧氮产品的输出量，增加污氮量，补偿因切换时间缩短而造成的自清除能力降低的影响。

在停车后，要根据停车时间的长短决定是否打开空气通道的污氮阀，关闭其它强制阀，让塔内的自然返流气体进一步清除通道内的水份和二氧化碳，在设备再启动时，将空气通道和污氮通道相互切换，可避免开车后水份和二氧化碳的冻结。

1.2 防止和降低塔内的冷量的损失
为防止空分冷箱在短期停车期间的冷量损失，我们在除停车后必须及时关闭冷箱所有排放阀、空气阀、产品氧氮出口阀等操作外，在产品氧氮出口管道上分别增加一个密闭性能较好的蝶阀，其原因是氧氮管道的放散阀采用的自动控制阀，由于老化，经常出现关闭不严的情况，停车时间较长就会发现氧氮管道上冒汗结霜，低温气体经氧氮放散阀外泄，致使塔内大量冷量损失，造成再启动困难。

另外，为补偿应因自然蒸发和外泄损失的冷量，我们经过多年的探索和实践，采取了将主冷液氮返流至精馏塔下部，然后通过液氮的自然蒸发来补偿系统损失的冷量的方法。

这一方法不仅补充了系统停车期间的冷量损失，避免了水份和二氧化碳在可逆通道中的积累，而且还最大限度地维持了可逆式换热器的正常温度工况，为再启动过程迅速建立换热器的温度工况创造了条件。

1.3 防止塔内形成负压，吸入空气中的水份
空分设备在停车后，虽然有一部分的跑冷损失，但是在塔内很多低温部位压力很低，易形成负压，这样通过有些阀门填料处和仪表接头泄漏处，就会将空气中的水份吸入塔内，造成液位计堵塞、压力表无指示等结果。

致使空分再启动时无法正常生产，被迫停车大加温后重新启动。

为此我们采取在停车后为冷箱充氮气的方法，使冷箱内始终保持正压，防止空气中的水份进入塔内。

值得注意的是在进行向冷箱充氮气操作时，要控制好充
氮气的压力，防止塔内冷量的损失。

1.4 防止主冷液氧碳氢化合物的积聚
由于板式自清除流程空分设备中碳氢化合物主要集中在主冷液氧中，一般我们都采用硅胶吸附器吸附液氧中的Ｃ2Ｈ2和排放１﹪的主冷液氧量来降低主冷液氧中的Ｃ2Ｈ2含量。

在停车保冷前，尽可能保持较高的液氧面，在停车后，我们每天分析主冷液氧中Ｃ2Ｈ2含量，在主冷液氧面下降过多时，相应增加分析的次数。

为保证空分设备的安全，当主冷液氧面下降至正常操作液面的20﹪时，为防止开车时由于进塔内液体冲击产生静电效应而引发爆炸事故，则开车前必须将液氧全部排净，然后重新积液。

2 再启动的操作方法
保冷停车成功后，我们采用的再启动方法主要直接进入冷开车第三阶段，集中冷却板式换热器，使其迅速渡过水份和二氧化碳冻结区，再利用塔内残余液体因自然蒸发而产生的冷量来冷却塔内其它设备，迅速建立正常工况，积液、调纯后恢复供氧，保证用氧需求。

其主要操作方法是：2.1启动干燥器（保证两台干燥器至少有一台再生合格）
2.2待空压机运转正常后，向空分系统导气。

2.3按冷开车第三阶段程序，设定切换时间为30秒，启动切换系统。

2.4 启动两台膨胀机，充分发挥两台膨胀机的制冷能力，使空气走短路，集中冷却板式。

2.5 当主冷平均温度低于-160℃时，进入冷开车第四阶段，继续集中冷量冷却冷箱内的设备，当塔内出现液体时，特别是主冷投入工作以后，空气量应相应增加，当液面达到一定程度时，应将积累的液体全部排掉，主要是防止碳氢化合物含量超标。

随着液体的不断积累，主冷开始工作，精馏工况形成。

这时应对工况不断调节，分析、调节产品纯度直至合格。

2.6 在此开车过程中，应密切注意塔内个热力参数的内在联系，合理使用冷量，严格控制好中部温度。

3 采用保冷开车法的优点
采用上述保冷措施和开车方法后，我们在设备的运行和操作上都取得了一定的效果，主要表现在：
3.1 有效地延长了空分设备的停车保冷时间，由最初的几个小时延长到现在的20天左右。

3.2 有利于开车后自清除工况的建立，大大减少了水份和二氧化碳被带入精馏系统的数量，也有利于中部温度和精馏工况的调整。

3.3 缩短了空分设备再启动的时间，以往空分设备再启动操作需要110小时左右的时间，现采取此方法后仅用28小时左右的时间，比以往节省了80多个小时的时间。

3.4有利于空分设备的稳产、高产，并可进一步延长空分设备的运转周期。

4 经济效益计算
我们在2006年、2007年多次对制氧一系统采用此措施和方法，并取得成功，按开动一台制氧机平均每天（24小时）耗电量高压55000KW和低压20000KW（根据电表统计），原开车法开车总需用时约110小时，则需耗电量为：
（55000+20000）KW/24h×110h=343750KW
按用电时价0.45元计算，则需用电费用支出为：
343750KW×0.45元/KW=154687.5元
现采用此种保冷再启动的开车方法，总需用时28小时左右，则耗电量为：（55000+20000）KW/24h×28h=87500KW
则用电费用支出为：
87500KW×0.45元/KW =39375元
相比较现采用保冷再启动的开车方法每次可比原来的开车法节约用电量为：
343750KW-87500KW=256250KW
可节约用电费用支出为：
154687.5元-39375元=115312.5元
从以上计算可以看出，我们采用此种保冷开车方法后，每次停车再启动可节约用电量256250KW用电费用115312.5元，这其中还不包括水泵、电加热等其它用电设备，以及空分装置从冷状态解冻至常温下的用电费用，现由于我们制氧一系统已运行了十多年的时间，设备已老化严重，因故障计划停车和紧急停车的次数是不可确定的，所以我们采用此方法后所创造的经济效益也是不可估量的。

5 结束语
采用此种空分停车保冷再启动的措施和操作方法后，缩短了空分设备的启动时间，保证了用户的用氧需求，同时也大大降低了设备的用电费用，达到了节能降耗的目的。