关于空分装置主冷的安全运行及防爆措施研究

关于空分装置主冷的安全运行及防爆措施研究

杜创浩

宁夏煤业公司甲醇分公司 宁夏 银川 750000

摘要：近年来，我国的化工行业有了很大进展，对空分装置的应用也越来越广泛。空分装置属于石化、冶金领域极为关键的生产装置。不过由于早期设计、施工、安装等方面存在一定缺陷，以及在生产运行、开停车期间操作及管理不善等因素，使空分装置爆炸事故时有发生，截止目前我国已出现多起空分装置爆炸事故。为保障空分装置安、稳、长、满、优运行，文章对空分装置主冷的安全运行及防爆措施展开了研究，希望通过文章能够让更多企业的空分装置进一步实现安全生产的目标。

关键词：空分装置主冷；安全运行；防爆措施

引言

随着煤化工大力发展，空分技术不断取得突破，随着空分装置规模化、大型化发展，影响空分装置安全稳定运行的因素日渐增多，轻则导致非计划停车，重则发生着火爆炸事故，为避免同类事故再次发生，以下分析总结影响空分安全稳定运行的因素。

1空压机放空流程优化

空分装置空压机采用一体式气动蝶阀单路放空流程，放空阀安装在空压机出口工艺管道上，距离空压机本体约3m，空压机运行时存在管道和阀体振动大的问题，导致放空阀控制部件故障率高，同时多年运行后放空阀存在内漏或调节不灵敏的问题，影响装置稳定生产。技术人员对现场进行检查和分析，判断为放空阀控制部件因振动大损坏影响生产运行，随后改为分体式定位器，振动大问题得到消除，生产运行中再无此类故障发生，但是放空阀内漏或调节不灵敏问题在每次大检修期间需安排处理，存在不易检修、维修成本高的情况。

2液氧泵局部闪爆事故

空分装置高压液氧泵采用科莱斯达低温液氧泵，泵的形式为单悬臂立式离心多级泵。从分馏塔主冷凝蒸发器来的液氧通过高压液氧泵加压（少量一部分在高压液氧泵气化液氧通过泵体回气管线进入分馏塔上塔；少量一部分在高压液氧泵加压后通过回流阀进入分馏塔上塔）送入高压板式换热器，与来自增压机五级的7.0MPa的高压空气换热为气氧，送入下游工艺使用。空分装置在正常运行期间液氧泵流量41400m3／h，闪爆时流量降至20242m3／h，液氧泵出口压力由8.5MPa下降至7.45MPa，因液氧泵回流阀预留有开度且处于自动状态，在回流阀压力自动调节下，4s内压力和流量恢复至正常。中控发现异常后联系现场检查液氧泵运行状态，现场发现氧泵冷箱拐角有大量珠光砂喷出，同时氧泵基础温度由15℃迅速下降至-141℃，判断液氧泵冷箱内存在泄漏，随即切换液氧泵，对泄漏液氧泵停泵加温处置。高压液氧泵启动和切换过程中易出现瞬时气蚀和振动增大情况，长期运行后机泵内件会有磨损。该液氧泵投运至今已运行8a，故障后解体发现泵吸入端蜗壳内外表面及泵壳内表面均有烧损痕迹，吸入端蜗壳与一级蜗壳密封槽骨架密封损坏，骨架密封聚四氟乙烯外圈局部减薄明显。

3空分装置主冷爆炸的有效预防措施

3.1增压机跳车的预防

1）为防止现场电磁干扰对转速测量系统的影响，要求在膨胀机房门口设置禁止拨打手机、使用对讲机的提示牌。2）直接采集膨胀机紧急切断阀的失电信号，作为ITCC系统联锁增压机放空阀加开35%的联锁条件，以提前增压机放空阀的打开时间，避免增压机喘振停车。3）新增转速测量系统，将转速联锁变更为二取二，提高膨胀机安全运行的可靠性。

3.2润滑油油温和油压对压缩机轴温影响

油温越高，润滑油粘度越小、流动速度越快，降温效果越差;油温越低，润滑油粘度越大、流动速度越慢，降温效果越好。本案例中，调整过程中发现，油温越高，轴温不但上涨且速率越快，油温越低，轴温下降且相对稳定，但油温不可过低，超出设计值将严重影响机组的运行，同时还需考虑多台机组集中供油时其他压缩机的运行状况。同理，调节油压，增大机组的润滑油量，可带走轴承处更多的热量。

3.3机械制造虚拟化

人工智能、信息技术等都可以归为虚拟技术范畴，通过模拟现实来接近真实的工作条件，对生产中可能存的问题进行预测。加强对虚拟技术的研究，可以提前分析生产阶段存在的问题，制定出切实有效的解决办法，最大程度地排除潜在故障，达到较高的生产效率，产品质量也可以得到改善。当前，虚拟技术还存在着诸多不足，需要从多个方面进行改善，应该加强技术攻关，注重理论知识的研究，提高工程技术应用能力，提高技术人员的整体素质，减少人为因素对机械加工制造的干扰，从而纠正虚拟技术应用中的不足。

3.4地下管网系统优化

空分装置地下管网采用埋地管方式进行敷设，装置运行多年后出现循环水、生产水管道多次泄漏的问题，埋地管道消除漏点时土方开挖困难、施工周期长、检修成本高、存在被动检修等问题。依据我公司地管检修存在的困难和特殊地貌，建议在条件允许的情况下，建厂时统一规划先进的地管敷设方式，如混凝土管沟内集中敷设地下管道等方式，可解决地管不便于操作，日常巡检、检修困难和检修成本高等问题。

3.5处理压缩机轴温升高故障

首先，要考虑喷油嘴是否堵塞、喷油畅通与否等，并尽可能在油系统启动时观察机组故障部位的喷油现象，避免停油后无法观察;其次，轴承温度探头损坏也是轴承温度波动的一大因素，但此原因在运行时可通过工况及其他参数进行识别，机组检修时必须对此类探头进行检查、校准、定位和更换，避免温度探头出现问题。

3.6加强润滑油油质分析及过滤

轴温和轴振值上涨大多与润滑油油质较差有关。增压机在初期轴温上涨时使用滤油机过滤润滑油即可抑制轴温的上涨趋势并使轴温趋于稳定，表明初期轴温的上涨与润滑油油质有一定的关系，轴承内部可能存在较小的机械杂质或灰尘，故在第一次检修时对轴承检查清洗合格后未更换轴承;后期轴温继续增高则表明润滑油油质不再是轴温增高的主要因素。但无论如何机组运行中必须加强润滑油油质分析，定期对润滑油中的微量元素等进行分析，从油质方面降低轴温升高的几率。

3.7液氧泵闪爆预防及对策

1）按照使用维护说明书，空分装置连续运行周期（两次加温解冻间隔期）不小于2a，该空分装置已超过10个月未进行加温，由于本次液氧泵出现事故，需严格按照杭氧股份有限公司设计要求，每两年停车彻底加温吹除1次。2）严格按照科莱斯达泵生产厂家要求，每运行两年对高压液氧泵解体保养，做好预检修，同时将骨架密封更换为进口类四氟与蒙乃尔合金材料组合，提高安全稳定运行。3）当液氧泵发生异常时立即停泵，分析判断异常原因断电检修，重视做好高压液氧泵的运行、维护、保养，认真开展环境和主冷烃类物质含量等指标的分析检验和控制工作，合理安排空分装置检修，定期进行系统加温吹扫。4）液氧泵的回装过程中应重点抓好机泵内部配件和连接管线脱脂工作，严格控制机泵安装垂直度等指标，落实关键控制点质量验收。

结语

随着空分装置规模化持续发展，安全风险逐渐升高，冷箱泄漏、氧管／氧泵爆燃、砂爆等事故在行业内时有发生，总结身边的故障多数与设备直接或间接相关，而且重复故障时有发生。因此，要加强空分装置安全稳定运行，就要积极推进“管设备必须管运行，管运行首先管好设备”的理念，总结经验，故障收集、归类、分析、分享，全面降低空分装置运行的故障率。

参考文献

［1］曹迁朋．空分增压机振动故障原因分析及修复研究［J］．中国设备工程，2022(1):177－178．

［2］李杨，张际涛．增压机驱动轴端振值高报原因分析与解决措施［J］．山西化工，2021，41(2):137－139．

［3］吉新杰．空分增压机降低主推力瓦温度提升机组负荷进行的技术改造［J］．中国设备工程，2020(19):90－91．