10000 m3/h制氧机产能下降原因分析与处理措施

陈立新

（三明闽光股份有限公司炼钢厂，福建三明365000）

10000 m3/h制氧机产能下降原因分析与处理措施

陈立新

（三明闽光股份有限公司炼钢厂，福建三明365000）

分析了10000 m3/h制氧机产能和产况下降的原因，并提出相应的处理措施，对制氧机的安全稳定生产起到了一定的实际指导作用。

制氧机；产能；产况；空压机

1 引言

炼钢厂制氧车间10000 m3/h制氧工程，于2000年开始筹建，2001年投入使用，其主要设备由杭州制氧集团公司制造，仅一套空气透平压缩机组从德国Atlas Copco进口。

10000 m3/h制氧机截至2011年，已经连续11年空分塔不扒珠光砂，低温设备运行良好。但是从2012年7月开始，氧气产量开始无法达到设计值，且有逐渐下降的趋势，精馏工况易产生波动，氧气单耗持续走高。为了保证氧气产量达到设计要求，车间对10000 m3/h制氧机产能和工况下降的原因，从空分流程的各个环节进行把脉，并采取整改措施，以达到空分设备低能耗、高产出、长期稳定运行。

表1 主要工艺参数

2 1 0 0 0 0m3/h制氧机产能下降原因分析

2.1 整改前的产能产况

10000 m3/h空分空气压缩机的排气量明显减少，尤其在2012年夏季，空气压缩机进口导叶开到95%，空压机的排气量仍然达不到46000 m3/h，空压机的加工空气量常常因为少于空压机加工空气量防喘振安全值，造成空压机机后自动放空；特别是在分子筛容器均压时，空压机进口导叶开到95%直至全开，加工空气量还是严重不足，由于分子筛均压切换时的进塔空气量不足，导致空分精馏工况产生波动，工况调节困难。从表1可知，10000 m3/h空分加工空气量减少，直接造成产品产量减少：氧气9200 m3/h、氮气9300 m3/h、氩气250 m3/h，10000 m3/h空分的产能严重下降。

同时，从空分流程中几个关键参数控制点的数据分析，情况也不容乐观：自洁式过滤器阻力变大，达到680 Pa，已接近警戒值；空气出分子筛的CO2含量上升至0.85×10-6，主冷的总碳也经常超标；空气出空冷塔，进分子筛前的温度，尤其在夏季炎热的天气，有时高至18℃，经常需要靠减少氮气产量来控制空气出空冷塔的温度。

为了提高10000 m3/h的空分产能产况，保证空分系统稳定生产，及时找出产能和产况下降的原因，并采取整改或防范措施势在必行。

2.2 产能下降原因分析

气体产品的产量主要取决于进塔加工空气量和气体产品的提取率，从当时10000 m3/h空分生产数据来看：10000 m3/h空分塔内精馏工况正常，但是空压机机后的排气量明显不足，因此造成空分产能下降的原因，一定是进塔加工空气量，而进塔加工空气量的大小主要由下面几个原因造成：（1）分子筛或换热器阻力大；（2）下塔液氮回流阀和液氮节流阀开度过小；（3）空压机压缩效率降低。经分析：10000 m3/h空分的分子筛和换热器阻力大约稳定在0.035 MPa以下，分子筛后和换热器后的空气流量与空压机机后的排气量相吻合，分子筛和换热器后的空分的温度都在正常范围，所以分子筛和换热器不存在阻力而影响加工空气量的可能性。空分塔上塔的主冷液面液位正常，从下塔阻力、液空纯度、液氮纯度等参数来分析，可以排除下塔液氮回流阀和节流阀开度过小而影响加工空气量的可能性。所以造成加工空气量降低主要原因为空压机的压缩效率降低。

从现场的空气自洁式过滤器来看，每个空气自洁式过滤器的滤桶积灰都很严重，所以这是造成空压机机前压力过低的原因。空压机机前压力过低，不仅会影响空压机的压缩效率，而且也是增加空分的氧气分离电耗的主要原因。

空气出分子筛的CO2含量出现上升，排除分子筛出现进水的可能性，CO2含量走高一定是因为分子筛容器的纯化效率降低。而影响分子筛容器纯化效率主要有两方面：（1）分子筛和氧化铝颗粒老化脆裂，吸附能力变差；（2）空气进分子筛容器的温度过高。如果空气出分子筛的CO2含量超标，那么势必会造成空气中未被分子筛完全吸附的CO2和H2O，在主换热器中被返流的污氮等低温气体冷凝成固体，堵塞在主换热器的空气通道上，甚至有些CO2和H2O会带入到下塔，使加工空气进不了下塔进行精馏；还有分子筛的纯化效率降低，也是造成主冷总碳含量和乙炔超标的主要原因，而主冷总碳含量和乙炔超标容易引起主冷爆炸的可能。

3 整改和防范措施

通过对10000 m3/h制氧机产能和产况下降原因细致分析，在2012年3月新投产的32000 m3/h制氧机稳定运行半年之际，10000 m3/h制氧机整个系统进行停机检修整改。

3.1 自洁式空气过滤器

10000 m3/h制氧机的自洁式空气过滤器主要作用是清除空气中的机械杂质及灰尘，处理空气量为58000 m3/h，正常阻力范围设定在400～700 Pa。当时过滤器滤筒已连续运行20个月，过滤器阻力为680 Pa，接近报警值，利用这次停机机会对空气自洁式过滤器的144个滤筒进行全部更换。

3.2 空压机

空压机是提供系统工艺所需压力的设备，该空压机是杭州制氧集团公司为10000 m3/h制氧机配套的主体设备，是由Atlas Copco生产的GT系列离心式压缩机，型号为GT078L3K1，分三级压缩，两级冷却。

利用10000 m3/h空分系统停机检修的机会，对10000 m3/h空压机进行拆盖检修：发现空压机导叶叶片、叶轮叶片只有少量的积灰而未出现明显的磨损现象，但是空压机的振动、位移等运行参数比较平稳，所以只做导叶叶片、叶轮叶片的清灰处理；空压机轴封、气封正常，空压机的各级压缩比没有明显变化，所以空压机气体外漏、气体串漏可以排除；因为中间冷却器冷却后的温度偏高，特别是二级压缩空气冷却后的温度接近报警值51℃，所以对空压机中间冷却器进行抽芯检查，发现中间冷却器冷却水管内水垢多且有泥沙和有机物堵塞现象，二级中间冷却器尤为严重，冷却器的冷却效果明显降低，所以重点组织人员对一级中间冷却器进行清洗，对二级冷却器直接更换。

3.3 氮水预冷系统

氮水预冷系统中空冷塔和水冷塔均为填料塔，主要的作用是使空压机压缩后的高温空气出空冷塔的温度降为16℃以下。为了使氮水预冷系统高效运行，利用检修机会，对氮水预冷系统做了如下工作：（1）清洗水冷塔和空冷塔填料，增强水冷塔和空冷塔换热效果；（2）通过实施10000 m3/h空分的水处理冷却塔改造，更换水塔填料，增强换热效果，降低循环系统水温。

3.4 纯化系统

分子筛纯化系统主要作用是净除空气中的H2O、CO2和C2H2等分子。以CO2的含量为纯化器的净除能力，当空气出分子筛的CO2含量上升至0.85×10-6说明分子筛容器在使用多年之后，吸附CO2和H2O及碳氢化合物的效果越来越差，所以选择在一个晴天的停机时间，对10000 m3/h制氧机两个分子筛容器里的分子筛和氧化铝颗粒进行更换。装填时，严格控制杂物带入容器内，并保证装完填料后，一定要扒平，防止填料表面凹凸不平，影响容器纯化效果。

4 整改后的效果

空压机加工空气量增加了4200 m3/h，空分出氧量分别从原来的9200 m3/h增大到10000 m3/h。同时，空气出分子筛的CO2含量下降至0.45×10-6，主冷的总碳含量下降至25×10-6，空气进分子筛前温度完全可以控制在16℃以内，自洁式空气过滤器阻力小于450 Pa，10000 m3/h空分产能和工况都达到要求。

5 结束语

随着制氧机组运行时间的增长，空分设备产能难免降低，所以我们只有及时做好维护和改进设备，做好空分重点工艺参数、关键点控制，才能实现制氧产品的数量和质量达到要求及空分设备长期稳定运行的目标。

Cause Analysis and Treatment of Declining Production of the 10000 m3/h Oxygen Generating Unit

CHEN Lixin
(The Steelmaking Plant of Sanming Minguang Iron&steel(Group)Co.,Ltd.,Sanm ing,Fujian 365000,China)

The causes of declining production capacity and condition of the 10000 m3/h Oxygen Generating Unit was analyzed and corresponding treatment measures were put forward, providing some practical guidance for safe and stable production of the oxygen generator.

oxygen generator;production capacity;production condition;air compressor

TQ051.5

B

1006-6764(2014)04-0028-02

2013－01－10

陈立新（1976－），男，2001年毕业于郑州轻工业学院制冷与低温技术专业，冶金制氧工程师，现从事制氧生产管理工作。