空冷塔液位计故障造成分子筛吸附器进水的分析与处理研究

空冷塔液位计故障造成分子筛吸附器进水的分析与处理研究

2013-6-6 19:59:20 来源：计测网通讯员

字号:

摘要:介绍因空冷塔液位计变送器元件故障,造成分子筛吸附器进水故障的过程,分析了分子筛吸附器和空压机进水情况,采取相应措施处理以保证空分设备安全运行,最后总结了操作和处理经验。

安钢制氧厂3#23500m3/h空分设备在调试过程中,发生了一起分子筛吸附器进水故障。对此进行了正确处理,使调试工作未受太大干扰,顺利进行。

1 空气预冷系统简介

3#235000m3/h空分设备采用UF-12000/5·2型空气预冷系统,空冷塔为填料塔,塔内填料共分上、下两段,上段装有增强型聚丙烯射流环,下段填料分两层,分别填装不锈钢环和增强聚丙烯环。

空压机出口气体经过止回阀、送气阀和约3m高的气封进入空冷塔。常温水由空冷塔中部进入,低温水由空冷塔顶部进入,与空气换热后汇流到塔釜,经过自动回水调节阀V1162调节,经回水管流回水池。

2 故障现象

2·1 启动积液阶段空冷塔压力低报警

2007年3月24日, 3#23500m3/h空分设备调试到积液阶段,主冷液氧液位已经达到2500mm,整个过程都比较顺利。03∶23∶48,空冷塔出口空气压力PIAS1102降低至0·45MPa,报警。

操作人员检查相关趋势曲线发现,在报警之前就有异常情况出现:

(1)空冷塔水位的设定值是1200mm,水位测量曲线从PIAS1102报警前的27分钟(02∶56∶26)开始,测量值一直保持在1190mm,呈 直线状,而正常情况下曲线应为小波浪。由于液位测量值一直不变,并且稍低于设定值,所以V1162阀一直在关小。03∶23∶48, PIAS1102降低至0·45MPa,报警。03∶30∶00, V1162阀由正常开度(26%)关小至3·99%。这种情况必然造成冷却水回水不畅,使空冷塔水位升高。

(2)在V1162阀开始关小约15分钟后,即从03∶10∶54开始, PIAS1102从

0·5014MPa开始缓慢下降。这说明由于回水阀逐渐关小,空冷塔内水位缓慢上升,已经不能完全满足空气的流通需要,造成空冷塔流通 阻力增大,使出空冷塔的空气压力降低。

(3) 03∶11∶48,分子筛吸附器出口空气流量减少,同时空压机进口导叶逐渐关小,空压机放空阀开始逐渐自动打开。这说明由于逐渐升高的水位影响了空气流通效果,空气流量下降,空压机压缩能力明显富余。

(4) 03∶30∶43,分子筛吸附器阻力开始上升;03∶31∶03,分子筛吸附器阻力达到空压机轻载前的最高值9·923kPa。说明空气中可能已经夹带较 多的水分,可能有部分水分已经进入分子筛吸附器内。分子筛吸附器阻力正常范围是8~9kPa,报警值12kPa,联锁值14kPa。

(5)从空冷塔出口空气压力降低到分子筛吸附器阻力升高大约有7分钟,这个时间与V1162阀的关闭速度有关。

2·2 空冷塔出口空气压力低联锁造成空压机轻载

03∶31∶00,由于PIAS1102达到低联锁值0·4MPa,空压机自动轻载。当空压机因为压力低轻载时,分子筛吸附器阻力已经开始明显上升,但没 有达到高报警值,说明空冷塔出口空气压力低联锁值可以较好地保护分子筛吸附器少受带水空气影响。趋势曲线表明,空压机在轻载之前出口空气压力为 0·5MPa,比较稳定,说明空压机的压力自动调节正常。

发现空冷塔出口空气压力低报警后,立即就地检查:空冷塔就地翻板液位计已经满量程,而且分子筛吸附器前疏水器有水连续排出。由上述两点初步认为,可能已发 生分子筛吸附器进水故障。空压机联锁轻载后,其他系统按停车处理。向承包方主管及制氧厂有关人员进行了情况通报。

3 故障分析

3·1 空冷塔水位高原因分析

安钢制氧厂曾经有一套空分设备因为水处理剂添加不当,循环水系统产生大量泡沫,造成空冷塔阻力急剧上升,空冷塔出口空气压力下降、空气流量减少。因此当时马上对循环水系统进行检查,没有发现异常,排除了水处理剂引起异常的可能。

然后,检查液位计变送器,确定没有问题。当时环境温度在0℃以上,液位计伴热也正常,排除液位计冻堵的可能。拆开液位计变送器正负管检查,没有发现异常, 检查正、负管膜盒,

发现正管膜盒膜片完全没有弹性。手动调节正管膜盒,变送器指示值也不变化。据此判定是变送器膜盒内感应压力变化的硅油泄漏,造成变送器 值恰好固定在一个比设定值小的数值,致使空冷塔回水阀一直在关小,使空冷塔水位高于设定值。由此得出,空冷塔液位计测量元件故障造成水位指示失真、回水阀 调节失误是造成此次故障的直接原因。

3·2 分子筛吸附器和空压机进水情况分析

3·2·1 空冷塔水位情况检查和分析

当时空冷塔就地翻板液位计满量程,远程显示的水位计失灵,不能直接观察到水位情况。于是采用了一个间接方法来测量水位,在就地翻板液位计下端连接了一块压 力表,测得值为0·11MPa,这说明测量时空冷塔内实际水位约有11m。实际水位已经高于常温水进空冷塔的管口,距离空气出口管道约15m,距离空气进 口管道约7·4m。常温水进空冷塔管道前的高压水泵虽然已经停运,但泵前进口压力高于此压力,所以此处不会发生倒流。

故障发生时,空冷塔的实际水位已经比正常水位高9·8m,高于空气进空冷塔管道7m多,使空气经过空冷塔阻力大大增加,空冷塔出口空气压力下降、流量下降。

3·2·2 分子筛吸附器进水可能性分析和检查

水位距离空气出口管道还有15m,说明即使有水出空冷塔也是夹带雾沫,带进分子筛吸附器的水分应该不会太多。分子筛吸附器阻力虽然有所上升,但没有达到其联锁值,也说明空气中夹带的水分不会太多。

打开空分设备停车前在运行的1#分子筛吸附器下部人孔,发现底部内壁明显潮湿,但下

部人孔盖板、人孔边缘和人孔以上的容器内壁没有湿水痕迹。分析这种现象,认为可能只是空气携带的少量液态水落在了分子筛吸附器筒壁底部壁板上,但水量很少,没有对分子筛吸附器内的吸附剂形成浸泡。

分子筛吸附器前的管道内有水排出,说明出空冷塔的水不仅是空气中的饱和水,而且夹带雾沫的水也比正常情况明显增多。

初步认为活性氧化铝和分子筛吸附剂应该不会出现使用问题,为慎重起见,决定在正式启动空分设备之前,先对分子筛吸附器内吸附剂进行加温再生,然后观察运行时的吸附效果。

04∶25,空冷塔轻载54分钟之后,打开空冷塔排水阀(DN65mm)开始排水, 30分钟后水位至1800mm左右,翻板液位计开始显示。进分子筛吸附器前管道疏水阀规格为DN25mm, 3小时后排水结束。

3·2·3 空压机进水可能性分析

由于停车时测量所得空冷塔水位高度已经超过空气进空冷塔管道7·4m,高过空气进空冷塔气封管道4·4m,因此担心空冷塔内的水已进入空压机。

空压机一直处于运行状态,没有喘振迹象,说明不存在倒流。

停车时空冷塔水位只高于空气进空冷塔气封管道4·4m,相当于0·044MPa的压力。而空压机在故障发生前后一直处于运行状态,在轻载时空压机出口压力也有0·05MPa,相当于5m的水位,因此空冷塔的水不会进入空压机。

空压机出口的止回阀反应比较灵敏、密封性比较好,空压机轻载后,该止回阀会马上关闭。

即使有水通过止回阀进到空压机出口处,在空压机出口止回阀和空压机之间还有一放空管道,也会通过放空阀排到环境大气中。当时在现场观察空压机放空消声器,没有发现有水雾排出。

在空压机轻载情况下,打开空压机冷凝水排水阀,没有水排出。

4 分子筛吸附器和空冷塔液位计的处理

4·1 更换空冷塔液位计压力传送元件膜盒

05∶30∶00,更换了全套压力传送元件膜盒,并调试正常。

利用空气进、出空冷塔的压力指示,增设空冷塔阻力指示和阻力高报警,以便更好地监控空冷塔运行效果。

4·2 增加1#分子筛吸附器分子筛再生时间

故障发生时, 2#分子筛吸附器冷吹还剩2400秒,再生出口温度TIS1203约为90℃,而后自然降温至66℃。于是调整分子筛纯化系统程序运行时间,将程序运行至 2#分子筛吸附器使用,采用分子筛吸附器出口空气为再生气源,对1#分子筛吸附器内分子筛进行加温再生,再生气量提高至25000m3/h,电加热器温度 设定到200℃。

08∶40∶00, 1#、2#电加热器启动,加热时间5400秒。加热末期,再生气出口温度TIS1201为40℃,冷吹峰值160℃,说明1#分子筛吸附器内吸附剂性能没有问题。而后又增加两个周期再生,分子筛吸附器投入正常使用。

开车过程中出现一个小波折。由于2#分子筛吸附器未充分冷吹就投入使用,部分热量还留在分子筛内部,当气体进入分子筛吸附器后,空气出分子筛吸附器温度TI1204上升到83℃,继而缓慢下降,影响了开车时间。

10∶49, TI1204下降到32℃,打开加工空气进下塔调节阀V101,准备向下塔送气,恢复开车。

在以后的使用过程中没有出现分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量超标的现象,说明分子筛吸附性能没有受到影响。

5 总结

5·1 空气预冷系统报警联锁很重要

通过此次故障,再次认识到报警、联锁功能正确作用的必要性。对全厂各系统的报警联锁进行了一次比较彻底的排查,发现1套空分设备的空冷塔阻力联锁报警因为有波动而没有投用,检查后恢复投用。

5·2 空冷塔出口空气压力低报警时应正确操作

事后分析,从03∶23∶48 PIAS1102低报警,到03∶31∶00此压力低联锁空压机自动轻载,约有7分钟,在这7分钟里建议进行下列操作:

(1)主调人员要首先迅速查阅相关联的各参数和参数趋势曲线,根据水位曲线指示不正常、空冷塔出口压力低报警和回水调节阀持续关小等情况判断,空冷塔水位 很有可能已经高于正常值,处于一个比较危险的状态,要首先想到是否可能出现分子筛吸附器进水。对报警

原因要有一个快速的初步判断,并根据实际情况,及时采 取相应的措施,并及时通知相关专业人员迅速到现场进行处理。

(2)马上到现场查看翻板液位计,确认空冷塔实际水位是否超高。迅速到现场手动打开分子筛吸附器前空气管道疏水阀,观察是否有大量水排出,并保持该阀 门全开至管道内水排净。如果现场翻板液位计显示水位高、分子筛吸附器前空气管道有大量水排出,马上与主控室联系,主动进行手动空压机轻载,按紧急停车处 理。

(3)在主控室或现场迅速手动停运水泵。迅速到现场手动打开空冷塔底部排水阀,以降低空冷塔水位。主控室手动全关气动回水阀。

(4)在环境温度0℃以下的天气情况,要考虑在检查现场翻板液位计时,可能出现正负管被冻住,显示不变化的情况;要考虑分子筛吸附器进口空气管道排水阀被冻住的可能性。

5·3 要根据分子筛吸附器的实际状态合理投用

空分设备临时停车时,要对分子筛吸附器运行状态进行记录和分析;再次开车时,要根据分子筛吸附器的状态进行合理投用和再生。