某大型煤化工企业配有6套82000m³/h制氧能力的空分装置,以及2×4000m³的后备液氮储槽、2×2000m³的后备液氧储槽。该空分装置采用深冷分离技术,配备 SIEMENS一拖二机组、Cryostar的膨胀机和液体泵.2016年8—10月期间,2'3'、5'6'四套空分装置相继开工,并顺利产出合格产品。在新装置开工及运行过程中,暴露出了一些问题。 1 、设计存在的问题 设计是装置工艺技术的基础，一些设计不合理的地方,就成为了安全生产的隐患,在试车过程中多次导致装置停车,并带来一定的运行风险。 1.1增压机入口压力低联锁 增压机一段入口压力设置了低联锁,目的是为了防止润滑油进入轴封器及工艺气系统。但是机组冲转及卸载过程中压力波动较大，试车过程中各套空分机组曾多次因为该原因导致联锁停车。例如:2空分装置在2016年8月12日、14日、20日、21日的机组试车过程中，均发生了联锁停车。 改进措施:①机组卸载(降负荷)后,及时关闭增压机一级、二级的放空阀,避免入口压力大幅降低;②在保证空气压缩机安全的前提下,适当给空气压缩机加载,并降低放空开度,提高出压;③及时调整增压机临时补充气安装调节阀,保证增压机入口压力稳定。 1.2空分纯化器顺控程序不完善 2016年9月18日9月21日5'空分装置先后2次因出主换热器的污氮温度低,冷箱联锁,装置停车。观察DCS数据,机组加工空气量增加,而分子筛纯化器后的进塔气量下降,判断为泄压时纯化系统存在泄漏。分子筛纯化器(RO1/RO2)一般为一台运行、一台再生,相互切换的模式,采用顺控程序,确保再生质量和安全运行。本装置分子筛各阀门只有“全开”反馈,无“全关”反馈,顺控程序不完善。发生的2次故障是由于 R02进口阀关闭时长超过顺控步进中预设时长,阀门尚未全关,就已步进至“泄压”和“放空”状态,在 RO2进口阀仍有开度的情况下进行放空,势必导致进塔气被旁路,气量突然下降,换热器工况大幅波动,造成联锁停车。 改进措施:①对分子筛纯化器各阀门加装“全关”位置反馈,并设置为步进条件;②在未进行改造处理前,分子筛每次切换至“隔离高压”时切为“手动”，现场确认出口阀全关后、再步进至“泄压”,然后正常运行;③定期校验纯化器阀门的开关时间,便于及时发现阀门问题,提前制定处理预案。 1.3二氧化碳在线分析仪安装、配置不合理 二氧化碳在线监测是为了掌握环境空气中cO2含量的变化情况,及时做出负荷调整。而该项目的6套空分中只有3套配有分析仪,且二氧化碳在线分析仪安装在空气压缩机入口管线内,机组不开车,分析仪无法正常运行和监测,给装置安全生产带来一定的运行风险。例如,该项目首先试车的2'5”空分装置就没有配置二氧化碳在线分析仪,开车之初无法检测环境CO,的情况。 改进措施;增加外置二氧化碳在线分析仪,使分析仪的运行不再依赖于机组运行。 2 安装存在的问题 空分装置对稳定性要求较高,建设安装中的问题,往往对后期开工生产造成较大影响。 2.1 不“裸冷”,直接加装珠光砂 “裸冷”是指现场空分设备、管线全部安装完毕并进行加温吹扫后，在冷箱尚未装填保温材料的情况下进行开车冷冻。“裸冷”是对空分设备进行低温考核,目的在于检验空分设备的安装质量(检查管道焊缝及法兰连接处是否有漏点);检验空分设备及管道、阀门在低温状态下冷变形情况及补偿能力;检验设备及管道是否畅通无阻。空分设备不“裸冷”直接开车是省时省费用的一种做法,国外的一些空分设备建设中较多采用，但是这样对安装施工阶段的质量提出了更高的要求。 此次空分开车,为了节省开工时间,降低蒸汽消耗,各空分装置未“裸冷”,装置开车前就加装珠光砂.2016年9月17日,2'空分装置膨胀机已经运行1d,发现主冷箱与副冷箱间的连接处有低温液体泄漏，检查确认是富氧液空管线在该部位的一处法兰由于没有冷紧,开工后发生泄漏。 改进措施:该项目空分装置主冷箱内采用不锈钢材质,且均为焊接,在施工质量有保障的前提下可以考虑不“裸冷”,但是像主、副冷箱中间的连接管道、液体泵隔箱,由于存在法兰连接,并且空间也不大,可以先“裸冷”,待膨胀机运行几小时后，进行一次冷紧,检查无泄漏后再加装保温材料。 2.2 液氧泵轴承温度高 此次装置试车过程中,发现多台液氧泵频繁出现轴承温度异常升高的情况。分析其原因是:工程建设周期长,从设备到货、安装调试,再到装置试车,前后经历了1~2 a,液氧泵电机内原来加注的润滑脂存在氧化变质的情况,润滑效果差。对电机进行彻底更换油脂后,运行正常。 改进措施:①项目建设和开工试车过程要合理衔接,对于重点设备的维护保养要保证;②备用机泵要做好润滑管理工作,电机、泵体运行前,要对润滑情况进行检查,及时加换油。 2.3氧气界区阀装反 对空分至气化段氧管线进行充压试漏时,发现多个空分氧气界区阀无法关严,存在不同程度内漏。氧气界区阀只能保证单向密封,经过检查确认先前是安装反了,进行调整后不再内漏。 改进措施:空分氧气界区阀为保障空分装置与外界隔绝,避免外界气体进入空分装置。根据阀门只能单向密封的特点,首先要正确安装,此外当空分运行,面气化装置未投运时,需要注意气化氧气管线压力,应留有放空口,避免管内压力逐渐升高,造成安全隐患。 3 上下游统一调度存在的问题 3.1蒸汽系统薄弱 热电项目施工进度滞后，锅炉运行稳定性不足。因锅炉故障、蒸汽波动多次造成空分装置停车年2016年8月16.2'空分收直日5日.热电因锅炉故障、蒸汽波动,机组跳车;8月25日,热电3炉因3A引风机电机过热保护火,2'、5”空分装置机组卸载(降负荷);9月8日,热电3炉磨煤机跳车,导致2'空分装置机组跳车,5'空分装置机组卸载。 改进措施:蒸汽系统是空分装置运行的基础，因此,热电项目需要提前施工建设,完成锅炉、发电机的投用、试运,确保汽、电稳定。 3.2系统调度欠缺 大型化工装置,上下游是环环相扣、紧密联系的整体，上游装置的一些环节疏忽必然对下游带来巨大的影响,特别是公用工程系统。如果调度协调有欠缺，一些调整、作业没有及时通知相关岗位,未能提前做好准备，就很可能造成非计划停车.2016年10月13日18:30,因为热电2发电机试验造成晃电,5'空分装置凝水泵停,液位高联锁,机组跳车;10月14日 17:05,循环水水泵切换过程中造成停泵,循环水压力低,循环水操作工处理不当,关小回水总阀,导致系统回水不畅,5空分装置预冷液位高联锁停车。 改进措施:①要统一调度、及时协调、做好预案、严格执行,遇到突发情况可以快速响应;2要提高调度人员的业务能力，应对系统有全面的认识、有大局意识、能够统筹安排各项工作。 4 仪表故障较多 设备是装置的基础,基础牢固了,装置才能实现安稳长运行。新装置机械设备故障少,而仪表故障偏多是一个比较普遍的现象。如:2016年8月20日 11:45,5空分装置因空气压缩机三段出口温度高,机组跳停(误报);9月10日 10:00,5空分装置汽轮机因增压机振动大引起汽轮机跳车(误报);9月12日 10:25,5'空分装置因增压机一级进口振动高联锁跳车(人为误动);10月12日3:47、15:21,2'空分装置先后2次因为膨胀机紧停按钮故障,装置跳车;10月12日,2'空分装置夜间跳车后,5'空分装置低压氮流量计异常(实际流量增大,流量计无变化),导致系统跑冷,低压愿气温度低,冷箱联锁,装置停车。 改进措施:①要加强前期准备工作，装置开工前仪表人员要对端子盒等进行检查复紧;②单机试车时,对关键仪表点进行检查确认,对重要联锁保护进行试验;③正式开车前,仪表技术人员要配合工艺人员对联锁进行一次梳理,确认保护完善，并避免过保护。 5 工艺操作存在的问题 装置运行最终还是需要操作人员的监盘、巡检、维护来实现。员工的技能水平和敬业精神,直接影响了装置的安全和稳定。新装置的操作人员由于遇到的故障案例少,经验缺乏,对装置熟悉程度不足，应急处理能力较差,因此存在的问题较多。 5.1液位联锁 液位联锁有预先的报警,只要设置合理、处理及时,事故是完全可以避免的。但是如果操作人员对风险的认识不足,处理不果断,也会发生事故。2016年8月26日2:28,5'空分装置主冷液位低导致联锁跳车;8月30日15:57,5空分装置空冷塔液位低,导致机组联锁停车。 改进措施:操作人员要熟悉各关键液位的报警值和联锁值,掌握调节液位的方法和手段,能够在紧急时采取合理的方法进行调整。 5.2分子筛穿透 2016年9月15日 19:26,5”空分装置分子筛纯化器RO2发生 CO2，穿透事故。原因是:环境CO2含量没有检测，无法提前做出调整;冷冻水泵在19:00—19:20故障停运,RO2入口温度一度上升至29 ℃(高报值是16.5 ℃)，大幅增加了分子筛的吸附负荷。 改进措施:①完善环境CO2含量监测,发现环境CO2含量高时可以提前调整负荷;②加强技能培训,完善事故预案,若遇到停冷冻水泵的情况,可以及时降低生产负荷、加大冷却水流量，同时加大再生分子筛的冷吹气量，缩短单塔分子筛的吸附时间,提前切换分子筛,避免穿透事故发生。 5.3液氧泵入口过滤器堵塞 2016年8月下旬5”空分装置产出合格氧、氮,由于开车初期非计划停车多，多次冷态开车后,发现氧泵运行2h左右就出现流量逐步下降的情况(电流也随之下降）,单体加温后又可正常运行几小时,但反复如此。此外,还发现主冷二氧化碳含量分析表超量程(大于5×10 5)。 经过多次检查分析,排除了电机、变频器、泵体故障和预冷不充分导致夹气的原因4,最终确认是增压机进口有一路仪表风管线(机组停车后增压机需要通过外接仪表风进行补压,该路空气未脱除CO,),冷开车后,增压机的高压空气带入大量二氧化碳进入主冷,并逐渐在氧泵入口过滤器集聚。 改进措施:①对增压机开停机过程中的补气管线进行改造,增加一路中压靓气,正常开停车补气时使用低压靓气,但须做好防室息措施;2若冷态开车,又遇蚕气中断,需使用仪表空气的话,机组加载后应关闭补气的仪表气阀门，导气前先对增压机内气体排放、置换。 5.4 液体泵密封气波动 2016年10月15日,2#、5#空分装置低压氮气泵均为单泵运行,9:47,5”空分装置低压氮气泵异常跳停，导致低压氮气管网压力下降,2”空分装置低压液氮泵因密封气压力低联锁跳停,随后低压氮气管网压力进一步下降,2'空分装置的液体泵全部跳停。而5#空分装置液体泵密封气系统,由于掺入增压机来的高压空气,未造成波动。 改进措施:①要注意氮气管网压力,提高后备系统的可靠性,保证氮气管网压力稳定;②对密封气系统进行改造,采用氮气主供并掺用高压空气的方式,避免氮气管网波动液体泵无法正常运行。另外当装置机组跳车后,高压空气中断,氮气管网不会中断,也可以保证密封气的供应。 6 总结
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