富陽杭氧17500m3/h空分裝置水處理系統(tǒng)改造

郜洪勇

（杭州杭氧股份有限公司投資技術(shù)部，浙江 杭州 310014）

富陽杭氧17500m3/h空分裝置水處理系統(tǒng)改造

郜洪勇

（杭州杭氧股份有限公司投資技術(shù)部，浙江 杭州 310014）

介紹了富陽杭氧一套空分裝置水處理系統(tǒng)改造情況，對改造前后的水質(zhì)狀況進(jìn)行了對比，改造對穩(wěn)定生產(chǎn)起到的積極作用。

空分裝置；軟化水處理系統(tǒng)；水質(zhì)硬度；冷卻器

1 改造背景

富陽杭氧氣體有限公司在杭州富春江工業(yè)園建設(shè)一套17500m3/h空分裝置，空分裝置包括壓縮系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、高低溫膨脹機(jī)、杭氧膨脹機(jī)、循環(huán)水系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。其中壓縮機(jī)系統(tǒng)，包括空氣過濾器、進(jìn)口空壓機(jī)及增壓機(jī)系統(tǒng)和氮壓機(jī)系統(tǒng)。該套裝置于2012年10月開始投產(chǎn)運(yùn)行，生產(chǎn)初期裝置各方面情況較為平穩(wěn)。但運(yùn)轉(zhuǎn)至2013年3月發(fā)現(xiàn)裝置各冷卻器后排氣溫度明顯升高，原料空氣及產(chǎn)品氮?dú)馀艢鉁囟让黠@升高，空壓機(jī)、氮壓機(jī)、膨脹機(jī)的潤滑油溫升高異常，以上的超溫現(xiàn)象導(dǎo)致空壓機(jī)、氮壓機(jī)效率大幅降低，并且由于潤滑油無法得到有效冷卻導(dǎo)致各級軸承溫度超出指標(biāo)，DCS報警。各主要溫度點(diǎn)統(tǒng)計如表1。表中排氣溫度均超指標(biāo)，此狀況已嚴(yán)重危害整個裝置的生產(chǎn)運(yùn)行，被迫決定停車檢查。

表1 故障時冷卻系統(tǒng)指標(biāo)

2 各設(shè)備檢查情況及原因分析

停車前公司組織專題會議首先對出現(xiàn)的問題進(jìn)行初步分析，認(rèn)為從各溫度點(diǎn)及進(jìn)回水壓力情況看出，各級冷卻器進(jìn)水溫度與冷卻后排氣溫度之間溫差過大，最大達(dá)17.5℃，且進(jìn)回水壓差偏小，從中初步判斷冷卻器水路堵塞較為嚴(yán)重，空冷塔填料結(jié)垢嚴(yán)重。隨之制定停車拆檢方案，重點(diǎn)檢查清洗裝置中所有冷卻器及空冷塔、水冷塔填料等換熱設(shè)備。

停車后通過拆檢發(fā)現(xiàn)，與停車前判斷基本一致，整個空分裝置中各水冷器包括油冷卻器的水路堵塞結(jié)垢十分嚴(yán)重，有的冷卻器列管甚至整根結(jié)垢，有的冷卻器由于結(jié)垢將列管堵塞的只剩下5mm的有效通徑。

空冷塔、水冷塔填料結(jié)垢嚴(yán)重，空冷塔、水冷塔布水器噴頭均有不同程度的結(jié)垢堵塞。針對此情況立刻組織進(jìn)行機(jī)械清洗，在清洗的同時組織相關(guān)專業(yè)人員召開冷卻系統(tǒng)水路結(jié)垢原因的分析專題會，經(jīng)過討論得出結(jié)論：(1)此次冷卻系統(tǒng)因堵塞造成換熱效率大幅度下降的原因為循環(huán)水在水路內(nèi)部結(jié)垢造成；(2)而循環(huán)水結(jié)垢較為嚴(yán)重的原因為水質(zhì)硬度超過標(biāo)準(zhǔn)太多造成。所以水質(zhì)硬度等指標(biāo)超標(biāo)為此次造成冷卻系統(tǒng)結(jié)垢堵塞而影響換熱效率的根本原因，水質(zhì)指標(biāo)經(jīng)分析見表2。

表2 水質(zhì)現(xiàn)狀

鈣、鎂等重碳酸鹽在水溫較高時易生成碳酸鈣、碳酸鎂等沉積物，即形成一般所說的水垢，水垢附著在冷卻器的管壁、填料、布水器噴頭等處，不僅影響換熱，而且會造成設(shè)備故障。從表2得出該套裝置所用循環(huán)水及其補(bǔ)水的總硬度及鈣、鎂離子含量均超過生產(chǎn)要求標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)水裝置的補(bǔ)水為當(dāng)?shù)氐叵滤?，本身就存在硬度?yán)重超標(biāo)的問題，要從根本上解決這一問題，除加強(qiáng)循環(huán)水管理外，主要應(yīng)對循環(huán)水的新鮮水補(bǔ)充進(jìn)行進(jìn)一步改造。

3 改造方案及實(shí)施

經(jīng)過認(rèn)真考察調(diào)研決定加裝一套樹脂軟水處理裝置對循環(huán)水新鮮補(bǔ)充水先進(jìn)行處理后，再補(bǔ)入循環(huán)水池，然后經(jīng)過循環(huán)水泵加壓后進(jìn)入系統(tǒng)。新增樹脂軟水處理裝置詳細(xì)情況如圖1、圖2所示。

圖1 制水工藝圖

圖2 軟化水再生工藝圖

50t/h樹脂軟水系統(tǒng)為兩個軟水處理罐，一用一備全自動運(yùn)行，罐中裝盛“強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂”，定期加入工業(yè)鹽NaCl，樹脂中吸收其中的Na+至飽和狀態(tài).。

原水經(jīng)多路閥流經(jīng)裝有離子交換樹脂的樹脂罐，樹脂中所含的可交換離子Na+，與水中陽離子（Ca2+、Mg2+）進(jìn)行離子交換，使軟水器出水硬度≤45mg/L，以流量控制終點(diǎn)。整個系統(tǒng)采用潔明公司最新開發(fā)的JMC型微電腦實(shí)現(xiàn)全自動控制。通過對JMC型微電腦的設(shè)置確保系統(tǒng)不出現(xiàn)兩臺以上設(shè)備同時再生的現(xiàn)象。單臺設(shè)備出力50t/h，完全確保系統(tǒng)的需水量。當(dāng)其中運(yùn)行的一罐達(dá)到設(shè)定產(chǎn)水量時，該罐自動退出運(yùn)行進(jìn)行再生（單罐再生時間不超過2h）同時備用罐投入備用。軟化系統(tǒng)全自動運(yùn)行，每個軟化罐的運(yùn)行狀態(tài)依次為：運(yùn)行、 (反洗)、吸鹽、置換、正洗、備用等幾個工藝過程。

再生過程是由控制系統(tǒng)通過設(shè)定的程序自動完成的，主要有以下幾個過程：

(1)反洗：水通過底部下布水器向上對樹脂進(jìn)行反沖，使樹脂層松動，同時清除樹脂層表面的積累懸浮物。

(2)吸鹽再生：飽和鹽溶液通過注水器，經(jīng)稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%后注入樹脂罐，鹽液自上而下順流經(jīng)過失效樹脂層，將樹脂還原再生，使其恢復(fù)原有交換能力。

(3)置換：置換分為二步，第一步再生液進(jìn)完后，樹脂罐中上部空間尚有部分未參與的再生鹽液，為了充分利用這部分鹽液，用相同再生液流速的清水將上部未參與的再生鹽液通過樹脂層進(jìn)行徹底再生。進(jìn)行置換。第二步將樹脂孔隙中的再生廢液頂出樹脂層。

(4)正洗：目的是徹底清除樹脂層中殘留的再生廢液，清洗至出水合格。

軟水系統(tǒng)參數(shù)見表3。

表3 擬加裝軟水系統(tǒng)參數(shù)表

4 改造后效果

整個改造用時27天（包括土建及設(shè)備、管道安裝），3月29日軟化水裝置投入調(diào)試運(yùn)行，經(jīng)過采樣分析，發(fā)現(xiàn)新鮮原水經(jīng)過處理后硬度等指標(biāo)大幅降低，且其他指標(biāo)并未升高，數(shù)據(jù)見表4。

表4 新鮮補(bǔ)水指標(biāo)改造前后對比表

由此可見經(jīng)過改造，使新鮮原水的硬度大大降低，為循環(huán)水運(yùn)行創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)基礎(chǔ)。完成各檢修項目后4月2日空分裝置開車運(yùn)行，期間不斷對各冷卻系統(tǒng)進(jìn)行觀察檢測。運(yùn)行3個月后對各主要溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值統(tǒng)計，數(shù)據(jù)見表5。

表5 改造后冷卻系統(tǒng)指標(biāo)

由表5可見，各冷卻器進(jìn)水溫度與排氣溫度的溫差≤8℃，各級排氣溫度正常，進(jìn)回水壓差正常，表明冷卻器換熱正常，沒有堵塞現(xiàn)象。

同時對循環(huán)水裝置內(nèi)水質(zhì)采樣分析，并與改造前比較，數(shù)據(jù)見表6。

表6 改造后循環(huán)水指標(biāo)

在此后的生產(chǎn)運(yùn)行中以上數(shù)據(jù)按期進(jìn)行對比，沒有太大變化，整個空分裝置運(yùn)行穩(wěn)定至今再沒有發(fā)生因冷卻器結(jié)垢而堵塞的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

水質(zhì)狀況在工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)中有著極其重要的地位，如果發(fā)生冷卻器冷卻效果大幅下降的情況一定要高度重視，及早分析排查問題原因，抓緊采取措施，如需停車改造則應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷，并通過改造改善冷卻水水質(zhì)，避免對設(shè)備造成更大事故。

Water treatment system revamp of Fuyang Hangyang 17500m3/h air separation unit

GAO Hong-yong
(Hangzhou Hangyang Co.,Ltd.,Hangzhou 310014,China)

The water treatment system revamp of Fuyang Hangyang air separation unit was described,and the water qualities before and after revamping were compared.The revamp had a positive effect on the stable production.

air separation unit;demineralized water treatment system;water hardness;cooler

TQ116.11；TQ028.33

：B

：1001-9219(2015）03-62-03

2014-12-05；

：郜洪勇（1973-），男，工程師，電話18857116949，電郵13849268706@163.com。