板翅式换热器切换通道堵塞的处理

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板翅式换热器切换通道堵塞的处理
石运生
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  本钢氧气厂1#3200m3／h空分设备，是从日本日立公司引进的，1979年12月投人生产。该机组采用全低压、切换板式自清除流程。80年代，1# 机处在间断生产备用状态，每年都运行几个月，有时一年内开、停达4次，进入90年代才步人长年运行。该机组自投产以来至1993年7月，产量、质量及运行周期均能达到设计指标，且运行稳定。
1 故障现象及分析
  1993年7月20日，1#3200m3／h空分设备首次 出现二氧化碳堵塞板翅式切换通道，中部温差扩 大，冷端温度回升，主冷液面下降，氧气产量减 少，工况恶化，设备被迫临时停产。加热环流通 道，使沉积在板式切换通道中的二氧化碳受热后吹 除掉，然后再恢复正常生产。
  但在1993年7月至1995年5月近两年时间内， 此故障平均40天出现一次，每次影响供氧7小时， 给操作带来很大困难。这不但影响氧气厂经济效 益，而且影响公司炼钢的用氧需求。
  在1995年中修时，将1#3200m3／h空分设备加 热用的干燥器硅胶扒出，发现有近2／5的硅胶粉 碎，而出口筛网也已局部破损。于是打开自动阀箱 人孔检查：出板式冷端进入自动阀箱低温空气管的 管口内壁发现有约1mm厚的胶状物质附着(颜色如黄干油)。刮取该物和成小团放在纸上，经太阳照射部分变成液态，在纸上留有油迹。可以肯定胶状物质是油分和硅胶粉末进入设备的沉积物。我们推断，板式切换通道内及翅片上也有胶状物附着表面，使通道变窄，影响传热效果，致使板式自清除能力降低，造成二氧化碳经常堵塞通道。
  由于在检修时，断定油分和硅胶粉末进入了 式切换通道并形成了胶状物，所以在中修后开机 对板式加热和吹除工作极为重视，适当提高加热 度、吹除压力，加热和吹除时间也相应延长。使 人板式、管道、阀门内的胶状物质能被彻底吹 掉，使空分设备恢复正常的运行周期。
  可事实上，并没有达到预期目的，这样操作 而使空分设备的运行状况进一步恶化。
  1995年中修后，于5月26日4时30分第一 开机，设备工况正常开始送氧。27日零时55 5 由于地沟电缆放炮造成停机，18时设备恢复送 (停机17小时)。6月2日15时，板式堵塞，停 加热环流通道。6月7日22时，板式再堵塞，停 加热环流通道。6月12日10时，板式第三次被堵 塞，停产加热环流通道。平均运行5天就得停产加 热环流通道。
2 故障处理措施
  通过加热和吹除的变化并没有解决实质性问 题：不但没有吹除掉硅胶粉末进入设备形成的胶状 物质，而且使板式冷端某一段通道面积变得更窄， 清除二氧化碳的能力进一步降低。如果采用清洗的 方法，其难度和费用很大不说，时间也不允许。我 们也试着用缩短切换周期和扩大板式冷区等方法， 都不见效。最后决定采用“变参数操作”的方法。
2．1 理论依据
  保证板式不冻结的条件为：C′co2≥Gco2，即返 流气体带出二氧化碳量必须大于或等于正流气体带 人量。据此推出：
  P′co2≥Pco2P′V/PV′
式中P′co2——返流气体中二氧化碳的分压力
  Pco2——正流气体中二氧化碳的分压力
  P′——返流气体的总压力
  P—— 正流空气的总压力
  V′——返流气体的体积
  V—— 正流空气的体积
  此公式说明，要保证切换式换热器每一断面不 被二氧化碳冻结的条件，返流气体带出二氧化碳分 压力必须大于正流气体中带人的二氧化碳分压力。 也就是说，返流气量越大，压力越低；正流气量越 小，压力越高，则越有利于白清除。由于受生产需要的制约和工艺条件的限制，正流气体的P、V及返流气体中的 P′不可能有较大的变化，只有加大返流量V′。
2．2 实际措施
  为了增大返流量V′，我们决定采取减少出塔纯 氮量(该设备纯氮放空)来增加出塔污氮量，从而 达到板式自清除的目的。操作参数控制如下：减少 出塔纯氮量，由原来3200m3／h减至2500m3／h。增 加返流污氮量，污氮在原来基础上增加700m3／h。 氧产量稳定在3200m3／h(设计值)，氧纯度控制在 99．2％～99．5％02。
  当板式工况出现异常时，可根据具体情况来决 定纯氮流量。问题严重时，流量减至2500m3／h， 一般经过48小时后，流量可逐渐增加，通常控制 在3000m3／h，在采用变量操作的同时，切换周期 也可适当缩短或延长。
3 效果
  自从1995年6月调换耐压强度高、破碎率低、质量好的硅胶，修复破损筛网后，采用“变参数操作”至今，已有5年时间，其中1995年至1998年期间，除每年中修外，几乎全年连续运行。从1999年至2000年近两年期间，处在间断运行(受公司用氧制约)，每年运行2～4次(备用机)。
  “变参数操作”就是增加返流量，强化板式自清除能力(比原设计能力强)。实践证明，只要保证返流气体能将每次沉积在通道内的二氧化碳彻底带走，设备就能长期运行下去。事实说明，板式通道内的少量附着物，靠没备的多次加热吹除和正常运行时正返流气体长时间的冲击、摩擦，会越来越少。
  1#3200m3／h空分设备经历了近三年的长年运行和多次开停机的考验，再没有出现因板式堵塞而停产加热环流通道的故障，且运行稳定。实践证明，“变参数操作”法是成功的。