膨胀机增压后冷却器漏水事故分析

王树林

(宝钢集团八钢公司能源中心制氧分厂，新疆乌鲁木齐 830022)

1 事故经过

2012年2月27日11：00，八钢制氧分厂2#6000 m3/h制氧机组开机积液调纯阶段，操作人员发现空冷系统联锁为“解除”状态，按照《关键设备操作票》的要求，此联锁在氧、氮气并入管网后要投入。当班操作人员投入空冷系统联锁后，造成空压机卸载(仪控原因)，空分按紧急停机处理。空压机卸载后，正在运行的1#膨胀机出口管带液，上塔内的回流液体通过膨胀机进上塔管道返流进入膨胀机。

通过用吹除阀进行残留液体排放后，13：43再次启动1#膨胀机，准备通过开启膨胀机将残余液体排出，此时，膨胀机出口安全阀超压起跳，液体从安全阀排放口喷出，1#膨胀机无法正常启动，作业长安排倒换开2#膨胀机。

因2#膨胀机与1#膨胀机共用同一个进、出口管道，故需将膨胀机出口总管液体排尽后方可启动2#膨胀机。两台膨胀机无法运行将意味着空分正常工况无法保证，操作人员打开膨胀机进口排放阀进行排液，但随着排液过程的进行，因低温液体流经膨胀机，1#膨胀机前轴承温度在油压0.48 MPa和密封气压力0.42 MPa正常的情况下，从53℃下降至0℃(量程下限为0℃)。

22：24膨胀机出口管内液体排尽后，此时1#膨胀机前轴承温度仍为0℃，故操作人员启动2#膨胀机。

2月28日2：00，夜班人员接班后主冷压力67 kPa(正常为50 kPa)，并有上升趋势，上塔阻力PDI2满量程，显示16 kPa，主冷液面1550 mm，为降低主冷压力，氧气放空阀由50% 开大至100%，氧气放空量由6000 m3/h升至7800 m3/h。空气量由21 000 m3/h升至 25 000 m3/h，空气进下塔温度降低，由-172.5℃降至-174℃，主换热器冷端有过冷现象。

4：00，2#膨胀机运行参数开始出现异常，出口温度逐渐降低(-187℃)，出口压力上升，阻力波动，空分工况波动较大，操作人员判断为膨胀机出口液体未排尽，停止膨胀机运行，进行手动排液并静置。

7：25排尽液体后重新启动2#膨胀机，经过一个白班的勉强运行，至18：18膨胀机过滤器前后压差增大到215 kPa，膨胀空气量越来越小，进口温度从-103℃上升至-78℃且无法控制后停止2#膨胀机运行。

经分厂专工查参数看历史趋势，现场检查后结合以上现象，判断可能有水分进入膨胀机系统，随即脱开机后冷却器气体管路上的现场压力表，发现有水排出，确定为增压机后气体冷却器内漏，水分随增压空气进入主换热器膨胀空气通道并被冻结，膨胀机无法启动，被迫停运2#6000 m3/h空分。

2 原因分析

1.2#6000 m3/h空压机卸载造成1#膨胀机出口带液，制氧机组在设计、建设时膨胀空气进上塔出口未安装液封装置，在空压机紧急放空时由于液体回落过快，会造成膨胀机出口带液，致使运行中的1#膨胀机无法运行被迫停车。

2.2#膨胀机自2月13日停运至27日开机前，增压机后冷却器未断水、排水，期间也没有对其进行有效点检;增压机机后冷却器漏水多发生在停车或空气压力降低时，因为正常运行时气程压力远大于水程，停机后水压远大于气侧压力。

3.由于操作人员责任心不强，起动2#膨胀机时未发现增压端冷却器漏水，导致水分随增压空气进入主换热器膨胀空气通道并被冻结，在开机后出口温度持续上升，检查发现冷却器漏水，被迫停运，大量的膨胀空气含水进入主换热器，最终导致膨胀空气换热通道冻堵，阻力增加无法换热，致使2#膨胀机也无法正常运行，从而造成2#6000 m3/h制氧机组无法运行。

4.2#膨胀机冷却器气侧未设计排水阀，没有简便地检查冷却器泄漏的方法，日常点检未能及时发现问题，给2#6000 m3/h制氧机组安全运行埋下隐患。

5.2#膨胀机冷却器泄漏方面的点检标准不完善，停运期间点检不到位，造成设备无法正常备用，另外冷却器长期使用，由于水质或腐蚀等原因可能产生漏点。

3 故障处理

为尽快恢复制氧机运行，必须进行增压后冷却器的堵漏和膨胀机及膨胀空气通道加热，由于主塔处于冷却状态，因此只进行膨胀机及主换热器膨胀空气通道加热。

启动空压机运行、空气预冷系统、分子筛系统投运，用空气进主换热器前空气管道V101阀的旁通阀倒气(气量及压力好控制)，加热气体压力控制在100 kPa，流量2000 ～3000 m3/h。

关闭增压机进口阀(因增压冷却器检修堵漏)、膨胀机出口阀(切断去上塔通路)。打开增压机回流阀，增压空气中抽，底抽阀，膨胀机进口阀，紧急切断阀，喷嘴及出口排放阀。

图1 膨胀机空气通道加热简图Fig.1 Expander air passage heated diagram

2#膨胀机膨胀空气通道加热的同时，检修人员对增压后气冷却器拆开检漏并进行堵漏，在增压后气冷却器两侧气体管道法兰连接处拆掉端盖对管道加盲板盲死，通过增压机回流阀导气，进入主换热器膨胀空气通道，从中抽、底抽阀通过后进入膨胀机出口阀、紧急切断阀、喷嘴后经吹出阀排出。待膨胀机出口温度加热至常温后结束。

如图1所示。

4 防范措施

通过此次事故，分厂召开了事故分析会，根据工艺要求采取如下防范措施。

1.逐步在DCS画面做相应仪控联锁逻辑图，便于操作人员查看，防止投联锁时空压机卸载;

2.完善《关键设备操作票》内容，要求在开停膨胀机时要先通气后通水，停机时要先停水后关气体阀;

3.修订、完善膨胀机增压后冷却器的点检标准，定期检查冷却器内管路的腐蚀情况;

4.编制《膨胀机冷却器漏水事故应急预案》，增加膨胀机出口管道排液阀，便于排放管道内液体。

5.在膨胀机增压冷却器出口管道上增加气侧露点分析取样点，并在增压后冷却器排气侧最低处加装排水阀门，便于直接检查冷却器是否漏水。

经操作人员对膨胀机及主换热器膨胀空气通道加热至常温。检修人员对增压机后冷却器堵漏后，3月2日，重新启动2#6000 m3/h机组1#、2#膨胀机，制氧机组恢复正常。