*故障處理* 20000m3/h空分設(shè)備主冷卻器泄漏分析及處理鐘曉龍1，陳剛2（1.杭州杭氧股份有限公司石化裝備部，杭州市東新路388號310004；2.南京揚(yáng)子石化比歐西氣體有限責(zé)任公司，南京市大廠區(qū)210048）脹空氣通道，并產(chǎn)生冰堵，使其泄漏，產(chǎn)品氮的純度由2x10―62下降到147x10―62.通過對空分設(shè)備的流程和冷卻器結(jié)構(gòu)的分析，正確判斷了泄漏情況；在此基礎(chǔ)上對冷卻器進(jìn)行了修復(fù)，空分設(shè)備產(chǎn)品氮純度達(dá)到了設(shè)計值。
　　計、制造工藝的技術(shù)工作，現(xiàn)為杭州杭氧股份有限公司石化裝備部技術(shù)科長。
　　南京揚(yáng)子石化比歐西氣體有限責(zé)任公司c套20000m3/h空分設(shè)備1998年由PRAXAIR公司成套供貨，采用內(nèi)壓縮流程，其中主冷卻器組流道采用高、低壓混合布置。建成投產(chǎn)以來一直運(yùn)行正常。
　　1故障經(jīng)過簡述2004年6月24日約13 30，由于空壓機(jī)主控電氣柜一空氣開關(guān)跳閘而導(dǎo)致空分設(shè)備停車。電氣人員進(jìn)行相關(guān)檢查并更換空氣開關(guān)后，于15：20左右重新開車。夜里值班人員發(fā)現(xiàn)主冷卻器組低壓空氣（A）流道運(yùn)行阻力達(dá)1MPa，即判斷為增壓機(jī)后冷器發(fā)生泄漏，冷卻水進(jìn)入A流道，導(dǎo)致冰堵。于是，從6月29日至7月1日對主冷卻器組進(jìn)行局部加溫吹掃，合格后重新開車。發(fā)現(xiàn)下塔壓差大，水分已進(jìn)入下塔，說明上次加溫不徹底。遂于7月表1主冷卻器組流道排列2日開始進(jìn)行大加溫。5日凌晨重新開車，發(fā)現(xiàn)氮?dú)猱a(chǎn)品不合格，從上塔出來的氮?dú)猱a(chǎn)品純度為2x10-62，而經(jīng)過主冷卻器組換熱后達(dá)到了147x10-62，表明主冷卻器組有漏點(diǎn)。
　　C套空分設(shè)備的主冷卻器組由6臺冷卻器組成，分成南北各3臺的兩排。經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)南側(cè)中間的1臺冷卻器有泄漏。將故障冷卻器的氮?dú)獬隹诠軓墓芫W(wǎng)中切出放空后，產(chǎn)品氮?dú)饧兌冗_(dá)到了要求。但是，這樣處理后，有1/6的產(chǎn)品氮?dú)獗环趴�，損失很大。經(jīng)過了充分的分析論證后，于2005年4月下旬對故障冷卻器實(shí)施了修復(fù)。
　　2泄漏情況的分析及判斷6臺鋁制板翅式冷卻器單元組裝如所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：冷卻器的工作壓力高，各流道工作壓差大：A流道2.586MPa、B流道5.513MPa、C和D流道0.759MPa、E流道3.79MPa；且封頭位置的布置緊湊，接管、封頭的壁厚大，給修理造成一定的難度。
　　主冷卻器組流道排列見表1，流道排列按表1布置重復(fù)7次。可見，所有流道均與D流道相鄰，即假如A、B、C、E流道與D流道存在互漏，都會不同程度地導(dǎo)致D流道氮?dú)饧兌鹊南陆怠?BR>　　20000m3/h空分設(shè)備部分流程如所示。增壓機(jī)后冷卻器泄漏導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入A流道，產(chǎn)生冰堵，使通道泄漏。加溫吹掃后發(fā)現(xiàn)流道互漏，經(jīng)過D流道的氮?dú)饧兌葟?x10-62下降到147x10-602，而其他流道指標(biāo)正常，基本可以判定是D流道與其他流道有互漏。
　　但為了確定D流道與哪一個流道存在互漏，在后面的修復(fù)工作時，首先進(jìn)行了互漏流道的檢查工作，檢查結(jié)果也證明只有A、D流道互漏。
　　針對A流道泄漏至D流道的空氣量進(jìn)行了估算，并且對泄漏點(diǎn)做了假設(shè)計算，以便對下一步的修復(fù)工作給予指導(dǎo)；并對泄漏位置進(jìn)行了分析。
　　2.1泄漏空氣量估算空分設(shè)備運(yùn)行時的氮?dú)饬髁縌n2=46059m3/h，則泄漏到氮?dú)饬鞯赖难鯕饬縌2：假設(shè)只有低壓空氣（A）流道的空氣泄漏到氮?dú)猓―）流道，泄漏的空氣量0.是：也就是A、D流道的互漏導(dǎo)致A流道有32.24m3/h的空氣量漏到D流道，從而，使得氮?dú)饧兌冉抵?47x 2.2泄漏點(diǎn)大小估算眾所周知，發(fā)生冰凍破壞應(yīng)在冷卻器的0°C區(qū)域。首先假設(shè)泄漏點(diǎn)是1個小孔（如所示），進(jìn)而來計算其直徑。已知A流道的工作壓力Pa= 2.586MPa，D流道的工作壓力PD=0.759MPa，且查得2―2斷面處空氣密度P=9.746g/m3.針對圖示1一1、2―2斷面，可以列出氣流的伯努利方來自除塵器那么，貝IJ，小孔的直徑：小孔的面積= -斷面處的壓力，Pi -1一1斷面處的氣流速度，Vi一氣體流經(jīng)小孔時的壓力損失，因泄漏點(diǎn)發(fā)生在約1mm多的隔板上，估算時忽略。
　　因而，。
　　由于增壓機(jī)后冷卻器泄漏，干燥空氣夾帶著冷卻水進(jìn)入了約30m高處的主冷卻器組的低壓空氣（A）流道進(jìn)口。空氣夾帶著水呈霧狀在管道中流動，進(jìn)入封頭后，體積擴(kuò)大，流速降低，夾帶在空氣里的水從空氣里分離出來。
　�。�1）正對著管口的冷卻器導(dǎo)流口區(qū)域因流路較短，分離不充分的半霧狀空氣進(jìn)入導(dǎo)流口，流動至0°C區(qū)域時積霜，減少了流通面積，增大了流動阻空氣向封頭兩端流動時，因流路變長，流動至41、107層導(dǎo)流口區(qū)域時，夾帶水從空氣里分離出來，流入41、107層導(dǎo)流口，流動至0°C區(qū)域積冰，造成冰堵，破壞隔板。不但減少了流通面積，增大了流動阻力，且在加溫吹掃后，冰融化，露出破壞點(diǎn)，造成泄漏。
　　通過41、107層導(dǎo)流口區(qū)域再向封頭兩端流動的空氣，因夾帶水已經(jīng)從空氣里分離出去，故不會對這部分流道層造成損傷。
　　經(jīng)過分析后認(rèn)為，主冷卻器組內(nèi)部必定還存在其它因冰堵而造成的隔板變形，只是未頂破而已，將會對產(chǎn)品的使用壽命造成一定的影響。
　　3檢查修復(fù)31互漏流道的檢查確定互漏流道時，充分利用了空分設(shè)備上的閥門，并加部分盲板，以最大限度地減少現(xiàn)場工作量，通過分別對A、B、E流道充壓來檢查D流道的泄漏情況。
　　首先，將故障冷卻器D流道的進(jìn)口管道割開，加上盲板，出口端關(guān)閉了原來被用來放空受污染氮?dú)舛�設(shè)置的放空閥。然后，通過DCS控制系統(tǒng)分別關(guān)閉相應(yīng)流道的閥門，并通過相應(yīng)的放空、排液或旁通閥分別對A、B、E流道充壓，用U型管來檢查D流道的泄漏情況。
　　經(jīng)過上述步驟的檢查，確認(rèn)了低壓空氣（A）和氮?dú)猓―）流道之間有泄漏。
　　3.2泄漏層的判定及修復(fù)明確了A、D流道互漏后，切割下D流道的封頭，用涂肥皂水的方法檢查發(fā)生泄漏的層，并進(jìn)行修復(fù)。
　　4結(jié)束語由于前期技術(shù)準(zhǔn)備工作做得比較充分，使得后面的修復(fù)工作進(jìn)行得比較順利，取得了滿意的效果。開車后，氮?dú)獾募兌戎笜?biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。

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