空分塔保冷箱础结霜现象的分析

空分塔保冷箱基础结霜现象的分析(发布日期：2005-5-19) 浏览人数：247

安钢制氧厂2#14000m3/h制氧机2002年度检修结束、空分系统正式开车后，发现空分塔保冷箱西侧基础有结霜现象且日渐严重。

空分塔保冷箱基础结霜现象，在制氧行业中是不多见的，在安钢制氧厂也是第一次发生，为此，我们对这一现象进行了分析、研究，并相应采取了一些相应措施。

一、结霜部位

结霜部位主要有两处，一为空分塔保冷箱西侧基础，宽度约为3m，高度为，霜层最厚可达2cm；另一为空分塔保冷箱南侧基础与氩泵保冷箱连接处，宽度约为，高度为（空分塔保冷箱基础高度为）。

另外，空分塔保冷箱底部的多个通风管也因为空气中的水分在其中结霜、结冰而堵塞。空分塔主保冷箱底部有8个通风管，主板式换热器保冷箱底部有4个通风管。基础结霜严重时，共有6个位于主保冷箱西侧的通风管有结霜现象，其中更是有位于最西侧的3个通风管完全被冰、霜堵死。

空分系统在投运最大液体工况，即同时运转两台膨胀机，一台膨胀空气、一台膨胀中压氮气的情况下，每天只能生产10m2的液氩和20～25m2的液氧；而在考核工况下，即运转一台膨胀机正常运转时，为了维持冷量平衡，不得不采取降低液氩产量的方法，更不要说生产液氧、液氮了。造成这种冷损严重的原因，固然有主板式换热器设计失误，出主板式换热器热端的氮气复热温差大的原因，但也存在有空分塔保冷箱保温效果差、保冷箱内存在轻微泄露造成冷损增大的原因，其中空分塔保冷箱基础结霜就是最明显的一个表现。

二、原因分析

1、排除液体管泄露对基础结霜的影响

因为结霜部位是空分塔保冷箱的基础，而在空分塔保冷箱下部有多个液体排放管和吹除管（包括下塔液空、上塔液氧、粗氩塔液氩、精氩塔液氮等等），于是我们首先对这些管道是否存在泄露进行了判断。通过查看空分塔保冷箱内三个部位的基础温度的变化趋势，发现这三个基础温度在近一段时间内没有大副下降的现象，并且和去年同期的参数进行了比较，也没有大得变化，由此我们排除了各个液体管泄露的可能性。当时，空分塔保冷箱内基础温度参数见表一：

表一空分塔保冷箱基础温度参数表

名称

位号

参数

下塔底部基础温度

TI18

-44℃

板式换热器底部基础温度

TI19 ℃

粗氩Ⅱ塔底部基础温度

TI703

℃

虽然排除了液体管泄露的可能性，但是通过查看塔内结构图，我们发现位于空分塔保冷箱南侧的中压液氩泵的进液管和位于空分塔保冷箱西侧的多个液体排放管在设备安装时没有设计液封。这一点必然会导致这些液体排放管的冷损增加，并最终造成整个空分设备冷损的增加。

2、排除液氧吸附器对基础结霜的影响

距离基础结霜最近的液体容器是液氧吸附器，那么液氧吸附器是否有泄露或者液氧吸附器在正常使用时，是否会造成基础结霜，就成了我们又一重点研究的方面。液氧吸附器的基本参数见表二：

表二液氧吸附器基本参数表

液氧吸附器

容积

设计压力

介质

材质

液氧

LF2-M，焊接

吸附剂名称

吸附剂数量

液氧进、出口

硅胶装、卸口

§4～§8

细孔硅胶

共200Kg

§55*，低进、高出，且有液封

§90*4，保温材料为§500*200的矿渣棉

液氧吸附器位于空分塔保冷箱内西南角的2～4m的位置，硅胶装、卸口位于空分塔保冷箱西侧和的位

置。液氧吸附器投用后，位于液氧吸附器底部的硅胶卸料口就发现有严重的结霜现象，但因为空分塔保冷箱内基础温度没有大副下降的趋势，因此我们也排除了液氧吸附器泄露的可能性。不过，为了进一步排除液氧吸附器在正常使用时对空分塔保冷箱基础结霜现象的影响，我们于2003年1月15日停止使用了液氧吸附器。同时为防止液氧进、出口阀管不严，我们采取了用污氮气长期吹除的方法。但是随着液氧吸附器的停运和硅胶卸料口结霜现象的消除，空分塔保冷箱基础结霜现象并没有发生明显变化，这说明液氧吸附器不是造成空分塔保冷箱基础结霜的原因。

3、确定两个液氮阀泄露是造成基础结霜的真正原因

最后，我们将研究重点放在了位于距离空分塔保冷箱西侧处的液氮回下塔阀V7和液氮节流阀FCV2上。这两个阀的具体参数见表三：

表三液氮回下塔阀和液氮节流阀参数表

阀号

用途

口径

阀门型号及名称

V7

液氮回下塔阀

DN150

32D150，PN6，低温蝶阀

FCV2

液氮节流阀

DN100

ZWBS-16KD，气开式低温薄膜调节阀

⑴2001年8月24日，发现液氮回下塔阀V7从阀杆处漏液，经当时紧固填料压盖和之后在系统检修时添加填料，该阀不再漏液，但是仍然存在着结霜和漏冷气的现象。

⑵2001年9月17日～10月8日，即在2#14000m3/h制氧机投产一个月后，因为粗氩冷凝器氩气管泄露，不得已对制氩系统进行了抢修。但是在制氩系统的再次投运后，制氩系统的多个测量管（粗氩Ⅱ塔阻力PDI702的正管，粗氩Ⅱ塔塔釜液氩液位LIC701的正、负管，循环液氩泵出口压力PI701的取样管）堵塞，无法显示测量数据。经过分析，我们认为位于这些测量管上部的两个液氮阀轻微泄露，进而导致这些测量管中的测量介质----氩气被液氮固化，是造成其堵塞的原因。

⑶2001年10月14日，发现液氮节流阀FCV2的阀杆保温桶内有液体泄露现象，经检查为固定该阀阀体的螺丝松动所致，经紧固该螺丝并堵塞阀杆保温桶与空分塔保冷箱间的缝隙后，通过阀杆保温桶向外漏液的现象得以消除。

⑷随后出现了空分塔主保冷箱外壁板西侧的两个液氮阀下面逐渐开始结霜，并最终形成了大面积的霜层的现象。通过对霜层的位置、形成的时间以及对两个液氮阀发生泄露的情况进行综合分析，我们认