空分装置预冷机故障及处理措施

李巨奎

摘 要：空气预冷机是空气分离设备的一个重要组成部分，它串接于空气压缩机系统和分子筛吸附系统之间。合理高效地使用空气预冷机，有利于空气分离设备长期安全地运行，特别在高温季节里尤为重要。

关键词：预冷机;故障;措施

空气预冷机做为空分装置的辅助设备，在正常生产中主要起到：降低空气温度、减小纯化系统工作负荷、洗涤空气中HCL等可溶性杂质的作用。预冷机后连接的纯化器分子筛对二氧化碳的吸附值随温度升高而减小，而空气中的饱和含水量随温度升高而增加。所以装置要求进入分子筛纯化器的空气温度是越低越好，一般技术指标要求是2℃—15℃。在近几年的生产中，由于空气预冷机运行不善，导致空分装置能耗增加，分馏塔液氧液面管路堵塞，严重时造成空分装置停车。具体问题主要体现在以下三个方面：

1.预冷机冷媒高压超标，造成预冷机停机

夏季高温时，预冷机出口气体温度12℃ ～17℃，冷媒高压为 1.9～2.3MPa（正常为0.9～2.2MPa），设备长时间处于高压报警状态下工作，数次发生冷媒高压超标，导致预冷机停机保护。停机时造成进纯化器的空气温度达到36℃，空气中的饱和水分没有大量去除，这种工作状态不符合安全操作规范，对预冷机、分子筛纯化器本身也极为不利。经过对预冷机进、出口空气温度;冷却水进、出口温度分析，造成这种现象的原因主要有以下3个方面：

1.1进预冷机的冷却水温度偏高

装置的循环水冷却系统设备陈旧、处理量较小、设计存在缺陷，造成循环水在高温季节里不能有效的把循环水温度降至工艺指标范围内，是导致预冷机冷媒高压超压的一个原因。

实施的措施：对装置循环水冷却系统进行清理、疏通和改造。原来的冷却塔被泥巴和水垢严重堵塞了空气的流动通道，阻碍了空气的向上流动，使冷却塔的空冷效果差。因此把原来的散热片填料更换成空心散热填料，保证了空气向上流动的畅通，达到了冷却塔的空冷效果，使水温降低了8℃，达到了工艺指标范围。

1.2进预冷机的空气温度偏高

装置空气压缩机冷却器效果差造成进预冷机的空气温度偏高，是导致预冷机冷媒高压超压的第二个原因。

实施的措施：主要对空气压缩机中的冷却器进行了酸洗除垢，对堵塞的换热器管线进行疏通，取得了良好效果。

1.3预冷机中冷却器的冷却效果差

装置的循环水没有进行水质处理，致使设备冷却器中水管线结垢、堵塞，造成预冷机中的冷媒不能及时降温、冷却，是导致冷媒高压超压的另一个原因。

实施的措施：冷却水循环系统已经定型，正常生产时不能改造成软化水系统，也不可能单独为空分设备添加软化水系统。针对这一现状，定期向循环水池中添加适量的化学药剂进行处理，改善冷却水水质;另一方面在循环冷却水池中投放缓蚀阻垢剂减轻管道设备的结垢现象，根据实际情况对换热器水路管线进行除垢处理，最大限度的发挥换热器的换热效率。

经过实施以上三个方面的措施，彻底解决了预冷机由于冷媒高压超压，造成预冷机停机的现象。实际生产中，尤其气温最高时，预冷机进口气体温度为35℃以下、出口气体温度为9℃以下，冷媒高、低压均在正常范围。经过今年夏季的高温考验，改造后预冷机运行正常，完全符合空分设备的要求。

2.预冷机冷凝器气路堵塞，导致预冷机无法运行

预冷机在运行中空气进口压力逐渐升高至2.0MPa，预冷机空气出口压力才是1.0MPa（正常进口压力1.05MPa，出口压力1.0MPa），导致空气压缩机的出口压力达到2.0MPa以上，造成空气压缩机三级安全阀不间断起跳（三级安全阀起跳压力是2.1 MPa）。为了维持生产的进行，少量打开预冷机的旁通阀，对预冷机的进口管线进行泄压。从而造成空气进纯化器的温度从8℃升高至25℃，空气中的含水量也快速升高，急剧增加了纯化器的负荷，造成FON-150/650分馏塔液氧液面管路堵塞，液氧液面数值无法显示的后果。

原因分析：空气压缩机二级气水分离器的吹除阀管路堵塞，气水分离器中的凝结水无法从吹除阀管线排出，造成凝结水在二级气水分离器中大量聚集，导致空气压缩机二级气水分离器内壁生锈，产生大量铁锈。其中部分铁锈被压缩空气带到预冷机冷凝器里，造成冷凝器气路逐渐堵塞，预冷机空气进口压力也随之升高至2.0MPa。

处理方法及效果：预冷機的冷凝器是整体组装而成，需要厂家专业维修并订购新的冷凝器换热组件，否则不能保证拆卸后能完好组装。由于厂家维修费用高、周期较长，所以我们自己从下面三个方面进行处理，基本上解决了问题。

2.1由于冷凝器无法拆卸、清理，我们就利用空气压缩机的压缩空气对预冷机进行反向吹扫。拆卸预冷机的进口阀后，让压力2.0MPa的压缩空气从预冷机空气出口进入，对预冷机冷凝器进行反复吹扫，大量铁锈从预冷机的进口管线中吹出，达到了清理预冷机铁锈的目的，取得了良好效果。致使工作时预冷机的进、出口压力达到了（进口压力1.05MPa，出口压力1.0MPa）正常的工艺参数。

2.2清理空气压缩机二级气水分离器中的铁锈，并疏通吹除阀管线，确保气水分离器中的凝结水及时排出。

2.3在预冷机的进口阀处安装一个过滤网，把压缩气体带出的铁锈阻止在预冷机外，并定期对过滤网进行清理。

3.预冷机工艺参数调整不当，导致预冷机压缩机频繁启停

对处理量比较大的双压缩机预冷机，要及时调整两个压缩机的冷媒高压压力，排出气水分离器里的凝结水，是确保预冷机、纯化器、分馏塔正常、平稳运行的关键。预冷机压缩机冷媒压力较低是造成压缩机机体结霜、低温运行的重要原因。

实施的措施：为了避免对压缩机的损坏，首先通过调节预冷机冷却器的循环水量控制冷媒高压压力，使预冷机的运行参数达到工艺要求，避免预冷机机体结霜、低温运行。其次通过调节预冷机冷媒热气旁通阀，使预冷机两个压缩机的冷媒低压趋于一致，达到一致的冷却效果。具体操作步骤如下：

1.正常开机以后，观察冷媒高、低压表的走向，压力一定要在合理范围：高压1.2-1.6MPa  低压0.35-0.45 MPa

2.其次是冷媒高压表数值调整，冷媒高压表读数偏高，则需调整开大冷却水出口阀门。边开边观察直到比较合适范围，一般为1.2-1.5;如果指针偏低则反向调整（即关小冷却水出口阀门）。

3.高压稳定并在工艺参数范围后，观察调整低压表，如果低压过低，先顺时针调整热气旁通阀，如调整到底请缓慢打开手动阀，直到合适为宜，压力太高，先关手动阀，再逆时针方向调整旁通阀（注意：调整时应注意边调整边观察，速度要缓慢）。

4.调整自动排水器，因自动排水器排水量与季节气候有较大关系，故需经常对时间参数进行设置，方法如下：观察它排水是否带汽，如带汽较多应延长排水间隔时间或减少排水保持时间，如排水时不带水汽则可能排水时间不够或减小排水间隔。正常应该是一次排水时间全是水，最后1-2秒排水汽为合适。

5.每天至少手动排水一次，观察自动排水器工作状况。

6.故障停机或维修停机后，每次开机间隔时间不得低于10分钟。并应尽量避免机组长时间在无负荷状态下运行。

7.禁止压缩机开、关的连续切换，以免过载继电器跳闸，甚至导致压缩机的损坏，停机后必须间隔10分钟以上才能再次开机。若设备长时间停机，在开始使用前送电二小时以上才能启动压缩机，使润滑油充分加热从而保障压缩机的润滑。