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1、主換熱器熱端溫差過大原因分析與處理錢吉慶杭州杭氧股份有限公司設計院摘要：對某廠12000m3/h空分設備主換熱器熱端溫差偏大現(xiàn)象進行了描述和原因分析，并進行了故障處理，總結了在改造過程中出現(xiàn)的問題。關鍵詞：空分設備;主換熱器;熱端溫差;偏流1.主換熱器熱端溫差偏大現(xiàn)象某廠12000m3爪空分設備采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹、規(guī)整填料上塔及全精餾無氫制氮外壓縮流程。自空分設備開車以來，用戶一直反映主換熱器熱端溫差過大，其中一組換熱器有7℃-8℃的溫差。通過各種調節(jié)手段，液體產(chǎn)量仍達不到合同要求的設計值。查看空分設備流程圖和精
2、餾塔總圖發(fā)現(xiàn)，6臺主換熱器(E1-E6)分兩組分布，分子篩吸附器出口空氣通過正流空氣閥VIn和VIIZ分別進人E1-E3和E4-E6兩組換熱器。兩組換熱器之間的熱端溫差可利用VIII和VIIZ閥來調節(jié)，每組內3個單元之間靠冷箱內配管來平衡氣流的分布。增壓空氣出主換熱器各單元有中部、底部兩個抽口，進膨脹機的空氣溫度由中部抽口總管閥V31和底部抽口總管閥V犯來調節(jié)。返流氣體只有通過各自總管上的調節(jié)閥來調節(jié)流量?，F(xiàn)場實際運行的DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，在VIIZ閥全開、VIII閥開度較小的的情況下，E1-E3換熱器熱端溫差較小，約為4
3、℃，而E4-E6換熱器熱端溫差較大，有近8℃的溫差，且增壓空氣出主換熱器的中抽溫度也有很大差別，出E1-E3換熱器的中抽氣體溫度明顯低于出E4-E6換熱器的中抽氣體溫度。2.原因分析為了查找主換熱器熱端溫差過大的原因，做了以下幾方面的工作:(l)重新審核設計任務書和換熱器設計計算，并通過對相近產(chǎn)品的參數(shù)分析，認為該套空分設備換熱器換熱面積有足夠的富余量，其返流氣體溫度偏低是個別現(xiàn)象。(2)結合空分設備開車過程中，增壓后水冷卻器曾發(fā)生過泄漏的實際情況，對空分設備進行了大加溫和吹除，開車后主換熱器熱端溫差略有減小，說明冰或干冰堵塞
4、不是熱端溫差偏大的主要原因;同時，在吹除過程中，也沒有發(fā)現(xiàn)分子篩和珠光砂粉末，說明分子篩和珠光砂粉末沒有進人主換熱器。(3)對主換熱器空氣流路進行反吹，在反吹壓力達0.45MPa的情況下，并沒有吹出明顯的雜質，說明空氣流路不存在雜質，或者說是沒有可以通過反吹吹掃出來的雜質。(4)根據(jù)OCS控制系統(tǒng)上顯示的數(shù)據(jù)，可以認為主換熱器的熱端溫差偏大，是主換熱器偏流引起的。但比對主換熱器出廠時的氣阻試驗報告，認為主換熱器各單元氣阻與設計值基本相符，并不會因為這些差別而引起主換熱器明顯偏流，進而引起主換熱器熱端溫差過大。通過以上分析和處理
5、，認為很有可能是某些返流氣體管路中有較大雜質存在，導致主換熱器各單元氣阻不均，引起主換熱器偏流，進而導致主換熱器熱端溫差偏大。3.處理措施既然主換熱器偏流最有可能的原因是換熱器中存在雜質，那么首先考慮如何去除雜質。通過對空氣流路的反吹，證明雜質不在空氣流路上，而對返流氣體流路的吹掃，需要和空氣流路反吹一樣高的壓力，但換熱器和返流管道無法承受如此高的壓力;如果按換熱器返流氣體的設計壓力來反吹，又達不到效果。因此，只有割開認為存在雜質的管道，手工清除雜質。由于設計時僅在氧、氮總管及污氮兩條匯總管上安裝溫度計，沒有在返流氣體的各支路
6、上安裝溫度計，無法準確判斷具體哪條管路出現(xiàn)了堵塞。如果在現(xiàn)場把每條管路都割開檢查，不僅耗費大量的人力和物力，而且需要較長的時間，顯然不可操作。另外，如果雜質已經(jīng)進人主換熱器內部通道，那么這種方法也是無能為力。既然雜質很難清除，那能不能通過人為地改變主換熱器各單元氣阻的方法來改善偏流呢?于是提出以下兩種方案:一種是在空氣通向每個換熱單元的管道上增加閥門，根據(jù)某種返流氣體的溫度指示來調整閥門開度;另外一種是在某種返流氣體出主換熱器各單元的流路上安裝閥門，根據(jù)某種返流氣體的溫度指示來調整閥門開度。最初的方案選擇是把閥門增加在氧氣出口
7、管道上，因為氧氣是用戶最為關心的產(chǎn)品氣體?？紤]到返流氣體阻力的增加，會大大增加整套空分系統(tǒng)的能耗，且國內也極少采用在返流氣體中增加閥門的辦法改善偏流，于是選擇了在空氣流路上增加閥門的辦法。具體方法為:在空氣通過VIII和VIIZ閥之后，在通向每個換熱單元的管道上增加閥門，在污氮氣出主換熱器各單元的支路上安裝溫度計，根據(jù)污氮氣出主換熱器各單元的溫度來調整閥門開度。選擇污氮氣溫度作為調節(jié)參考點，是因為在所有返流氣體中，污氮氣的流量最大，最能準確地反映主換熱器各單元的換熱效果。在征得用戶同意后，利用用戶對該套空分設備進行中修的機會，
8、對空氣進主換熱器管道進行了改造。實際改造完成后，對新增加閥門的開度進行了反復調整。最終，在正流空氣溫度19℃的情況下，污氮總管溫度23.2℃，正返流氣體溫差3.8℃，溫差跟改造前相比，有了較大的改善，液體產(chǎn)量也達到了合同值。4.實際改造中發(fā)現(xiàn)的問題實際改造中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，
