浅谈10000Nm3h制氧机空分塔检修工艺应用与管理

第一篇：浅谈10000Nm3h制氧机空分塔检修工艺应用与管理

浅谈10000Nm3/h制氧机空分塔检修工艺应用与管理

1.前言

我钢铁公司10000Nm3/h制氧机为杭氧产品，采用全低压常温分子筛净化，增压透平膨胀机制冷，规整填料技术及全精馏无氢制氩的外压缩流程，是制氧厂生产的重要核心机组，直接关系到该公司的生产全局。该套机组在2004年6月29日和10月6日因冷箱内漏液而被迫停机扒珠光砂检修，通过对这两次空分塔的检修，大家提高了大型空分塔检修工艺技术水平，增强了检修管理上的认识，也为确保今后空分塔安全稳定运行积累了宝贵的经验。现就空分塔检修中的一些工艺技术要求及工艺管理与大家进行交流。

2.空分塔检修工艺及管理

2.1空分冷箱的扒砂。

近几年来，大型空分冷箱在检修扒砂时，一些气体生产厂家均出现了空分冷箱的“液爆与砂爆”事故，这些事故直接造成冷箱鼓胀和冷箱内设备受到破坏，既大大地加重了检修任务又延长了检修时间，从而严重影响了企业的正常生产。我们通过对一些“液爆与砂爆”事故进行了分析和总结，认真做好防范工作，根据现场实际情况制订空分冷箱扒砂操作规程，确保了冷箱扒砂的安全进行。在去年10月份的检修扒砂过程中，我们重点抓好以下几项工作：

2.1.1做好空分塔扒砂前的排液、加温工作，在具备扒砂的工艺条件后方可进行扒砂。

2.1.2做好扒砂前的准备工作，制定详细的扒砂方案。

2.1.3做好安全防护工作，制定紧急情况下的避险措施。

2.2冷箱内低温工艺管线的整改：

低温管道是空分设备的重要组成部分，随着空分设备规模的不断扩大，冷箱高度不断上升，对管道配置提出了新的要求。然而，空分设备的管路配管都是在常温下进行的，却在低温下工作运行，温度的变化会引起管道的热胀冷缩，很容易产生热应力。如果应力超过强度极限，管道即有断裂的危险。所以，管道的柔性要适当，弯头太多，温度应力比较小，一次应力可能上升；弯头设置太少，容易造成温度应力过大，管子拉断，因此需要仔细分析。如：上塔至过冷器之间的产品氮管道，由于塔体往下缩，管道也往下缩，因此弯头可以考虑少一些，这一类管道还有污氮管（上塔与过冷器之间），膨胀后空气送上塔管道等。主塔与氩塔连接的管道，一般弯头要多一点，容器与阀门连接的管子，弯头也多一些，以防阀门接坏。液体管道（液空、液氮、污液氮、液氩、液氧）应仔细考虑由于自重（管道自重、液体自重）及外载（珠光砂压力）造成的一次应力，当一次应力超过许用应力时，需考虑支架。各种液体管或冷管，应尽量靠近内部冷容器，而气体管道可在液体管的外围，液氧管路在配置时，不要有过多的弯曲，尤其下弯处易造成死角，形成乙炔等碳氢化合物的浓缩和积累，从而对安全构成很大危胁。

由于冷箱内工艺管线复杂，特别是出现事故后，冷箱内管道变形相当严重，在整改冷箱内管道时，我们根据施工资料，并结合现场实际情况，灵活掌握，但严格遵循行业有关安装规范。在这次检修中，一共对冷箱内多处管线进行了改动，在整改过程中，我们对照流程和设备容器，绘制出每条施工过的管线图，在现场确认工艺管线走向，并纠正了一个重大错误。检修队伍施工中误将出过冷器的两根管径（φ158mm）相同的液空、液氮管接反，若不及时发现和处理，那么在以后的查漏和裸冷过程都很难发现，将直接导致10000制氧机开机后将不可避免地再次扒砂，这样10000Nm3/h制氧机前后又将是十天左右的时间无法生产，那么将给公司的生产造成非常被动的局面，由于我厂工艺技术人员对过冷器的结构原理比较清楚，加上工作认真细致，及时发现并进行了纠正，为公司挽回了重大的经济损失。

2.3冷箱内管架、阀架、仪表护架的整改：

2.3.1管架的作用一般用于导向或降低一次应力（自重，珠光砂垂直压力等持续载荷引起的应力），尽量少用，同一管线同一方向的管架一般只能采用一个，或需要利用管架限制管路的冷收缩位移量则应进行详细的应力分析。管架一般有两类：抱箍和托架。设计合理的管架对于配管质量和水平有着重要的影响，不合理的管架不仅妨碍了管道的变形，而且产生过大的应力，甚至使管道破坏。垂直管道采用抱箍，水平管道采用托架，垂直管的管架一般以设置在重心上为好。如果是承重管架，则必须抱紧；如果是防震管架，可以不抱紧，但要有一定的间隙。水平段的管道要控制长度，尽可能少设托架，因为水平段容易变形。同上塔连接的管道的水平托架必须考虑留有一定间隙，适应管道的热胀冷缩。同下塔相连的管道则可以不考虑留间隙，直接托住管道即可。

管架设置条件：

2.3.1.1塔内垂直管路的管架布置只有在管道垂直距离较长且又明显晃动或管道本身之间需要特定间隔的情况下设置，一般布置一只，特长管可安装两只。

2.3.1.2塔内水平管路上的管架设置，一般应设置于空间绕行，较长或有较长悬臂的管道下部，托架不能直接接触管道，应考虑管道本身的伸缩量而定h值。如果所托管是与主塔相连可根据主塔上接管离地距离计算，按3.5mm/m计,如果该管末端与主塔与相连，则根据管道垂直距离累计长度计算，仍可按每米收缩3.5mm/m计。

管架在空分冷箱起着非常重要的作用。因此，杭氧、施工方、制氧厂三方对塔内的容器、管道、阀门等支架、托架逐一认真地分析研究，并根据杭氧图纸的规范要求及一些实践经验，增加修改支架、托架多处，以确保塔内容器、阀门、管道的支撑合理。

2.3.2仪表护架整改： 塔内温度从20℃下降到-196℃，铝材质的最大伸缩量按3.5mm/m计，则可算出塔的最大伸缩量，所以对冷箱内仪表管的上下移定距离可对照更改，在这次检修中，我们一是仪表管保护角铁上移，保护角铁用斜撑固定，并用铜丝松驰固定。二是对变形大的仪表管和有可能断裂根部的仪表加倒“U”形弯头，减少根部强拉应力。

2.3.3冷阀阀架的整改：

空分设备冷阀的阀架由三部份组成，一是吊架、二是阀座固定架、三是进出口管大小头保护架。阀架应尽量支撑于冷箱型钢表面之上，若固定在冷箱壁面板上则需有加强板，焊接时必须满焊。特别是进出口管上大小头的保护架，一定要抱紧，只有这样，才能起到保护的作用。由于V1阀进口管大小头处断裂，引起10000Nm3/h制氧机10月6日的被迫停机检修，所以，在检修过程中，我们参照杭氧提供的制作安装图，要求检修施工单位对冷箱的冷阀阀架进行了全部整改，工艺技术人员和杭氧的现场服务专家一起，先按要求自行制作了V705冷阀的阀架，然后要求施工方按此阀的制作模式进行整改，在整改过程中，指定工艺技术人员进行质量跟踪，最后由杭氧、施工方、制氧厂三方进行逐一验收，对达不到要求的提出坚决整改，决不松口。

2.4塔内管道安装焊接管理和无损检测：

2.4.1塔内管道安装配置管理:

我们要求焊接施工人员根据图纸和规范要求，编制焊接施工方案，明确施工措施、技术规范，并在施工过程中实行全过程的质量监控，在对施工队伍的焊接管理上，主要抓好以下几个方面的环节：

2.4.1.1预制管道是否进行脱脂。

2.4.1.2管道组对焊接时若要加不锈钢垫环，则垫环的点焊方位要特别注意，一定要弄清楚管内介质流向。要点焊在顺流侧。

2.4.1.3管道坡口是否处理干净，是否用不锈钢丝刷至露出金属光泽，焊丝是否进行脱脂。

2.4.1.4坡口组对时要求不能强制进行，否则应力过大，易引起焊口开裂。

2.4.1.5在配管过程中存在一些的大口径三通，在三通处存在着复杂的应力，一般应力值都

较大。因此，焊接施工中对三通的补强给予特别的重视。

2.4.2管道焊缝的无损检测：

空分装置冷箱内大小配管材料均采用铝镁合金，主要为LF2、LF4及LF21。对接接头的焊接质量决定空分设备的安全运行周期，在熔融状态铝合金容易氧化，由于其物理性能，焊接时有显著的收缩或变形。所以，在焊接过程中易产生较多的焊接缺陷，常见的有气孔、氧化夹杂物、夹钨及焊接热裂纹等，所以严格按标准、工艺进行检测，才能有效控制焊接质量。在对焊缝进行着色和拍片过程中，我们指定一名精通工艺的车间主任专项负责，对每一条焊缝的拍片对照单线图进行标号归类，对返修后的焊缝也同样做好记录。由于实行了质量跟踪，同步做好焊接质量记录，将当天的每个焊接口编号、焊接日期标在单线图上，作好每个焊口的无损探伤记录，并根据无损探伤报告、施工图纸等做好焊接质量记录，所以，为以后的审片工作提供了较全面的资料。检修完毕后，为确保焊接质量，我们又请了全国著名焊接专家对所拍片进行再次审片，在审片过程中，发现空分冷箱内下部液空出过冷器一焊缝有较大的质量问题，而此时冷箱内珠光砂已装填到三楼平台处，但拍片队伍又拿不出相应的整改记录，我们及时找出了自己整理的焊接返修记录，经杭氧焊接专家确认正常后，继续装砂，避免了扒砂的情况。

2.5检修后的试压查漏。

查漏是检验设备检修质量好坏的关键，保冷箱内设备查漏又是该项工作的重中之重，为了节省时间，保证质量，在检漏气源不具备的情况下，我们从3200Nm3/h制氧机引进分子筛后的空气到10000Nm3/h制氧机，进行定压查漏。为确保试压成功,我们制定了详细的试压方案，指定专人负责盲板的管理，经过反复试压保压，在施工单位自查的基上，工艺组反复查漏，指定专人负责每条工艺管线，对塔内的管线及容器实行包干制，谁的管线谁负责，对查过的管线实行互检，同时实行奖惩制度，对查出人员进行奖励，对漏检人员进行处罚，检漏人员对每一个法兰、每一条焊缝、每一个接头仔细检查，经过认真细仔地查漏，大家在管线焊缝通过了拍片、着色及施工队伍已查过漏点后，仍然查出了35处漏点并及时返修整改，经过大家的辛苦努力，空分系统保压后，残留率达到杭氧提供的技术规范要求。

2.6检修后的裸冷及加温吹扫。

裸冷是对空分设备的安装或大修质量进行低温考核，在裸冷中，工艺组主要做好以下几点工作：

2.6.1检验空分设备的安装或大修质量。如管道焊缝及法兰连接处是否有漏。

2.6.2检验空分设备及管道、阀门在低温状态下冷变形情况及补偿能力。、2.6.3检查对照设备、管路是否畅通。

2.6.4进一步检查各仪表显示，如温度、压力、流量、转速等是否准确。

2.6.5检查各手动、气动调节阀、切断阀是否密封、不内漏，调节是否灵活、准确。

2.6.6详细检查各部件的变形和泄漏点。并对所有的法兰螺钉、各管接螺母、螺扣，各仪控引管接头螺母适当拧紧，以消除低温下由于热膨胀系数的不同而引起的松驰现象。检修完毕后，必须对各系统的管道、设备内的水份、灰尘及机械杂质进行吹除，以免带入分馏塔内或运转机械内。工艺组制定空分塔的吹扫方案，对每一根管道，每一只容器设备均进行分系统吹扫。在加温吹扫末期，对加温吹扫的结果进行检验，我们用干净湿白布在吹扫口检查是否有杂质，用露点分析仪检测加温情况，当露点达到-50℃以下时，加温结束。

2.7空分塔填充保温材料珠光砂

我们在充填保温材料时，为确保不出现任何意外，认真抓好以下几个方面工作：

2.7.1充填时，空分设备内的各设备、管路均应充气，充气压力在0.045～0.05MPa，并微开各计器管阀门通气，同时使电阻通电，随时监控计器管和温度显示是否发生故障。

2.7.2注意保温料内不得混入可燃物，不得受潮。

2.7.3装填应密实，填满，开车后保温材料下沉，应及时补充。装填时应加强安全防范措施，注意人员安全。整个工作结束后，则制氧机开机启动。

3.结束语

在2004年10月份对10000Nm3/h制氧机检修整个过程中，检修工艺组强化工艺技术在检修中的应用，加强检修过程的质量控制。在检修初期，我们制订了检修工作目标：质量为中心，速度为重点，安全为保障。由于当时时间紧，任务重，我们克服重重困难，根据工艺流程、设计，针对冷箱受损后的具体情况，科学安排，精心组织，合理施工，严把安全、质量关。为确保制氧机能尽快恢复生产并能长期稳定运行，在检修过程中体现“质量是中心”的要求，我们以工艺、仪表等专业组为基础成立了检修质量监控小组。在检修过程中，为保证检修的质量，工艺组对施工队伍进行全面质量跟踪，重点抓好管架、阀架的重新安装制作，新焊缝的拍片、老焊缝的着色，新敷设管线的检查、查漏等工作，对每根施工过的管线、每条新焊缝、每个管架、阀架进行现场施工监督工作并作好详细的记录。通过大家的共同努力，10000制氧机自04年检修后开机运行至今，生产运行情况良好。