秦涛
【摘 要】阐述了冷箱在空分设备中的重要作用，介绍了空分冷却作业的基本原理，对空分冷箱跑冷的原因进行了认真分析，提出了空分冷箱跑冷的解决对策措施。 【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2013(000)006
【总页数】1页(P92-92)
【关键词】空分;冷箱;跑冷;处置
【作 者】秦涛
【作者单位】兖矿煤化工程有限公司，山东滕州 273500
【正文语种】中 文
冷却系统是空分设备进行空气分离的重要设备，空分设备通过一定的技术处理，可以将空气中的相关气体成本分离出来，比如可以生产氧气、氮气、氩气、氦气等。空分设备分离空气的过程中，冷却系统特别是冷箱担负着十分重要的作用，冷箱的运行状态决定着空分设备能否安全可靠运行。由于空分设备处于易氧化、温度较大的环境之下，特别是冷箱，很容易被氧化腐蚀，而导致冷箱跑冷泄漏，轻则可以使分离的气体产生泄漏，重在可能引发安全事故。因此，必须要采取切实可行的对策措施，科学处置空分冷箱跑冷问题，确保空分设备安全运行。 1 空分冷却作业的基本原理
空分设备进行空气组成气体成分分离的设备，原料空气在空气吸入过滤器中去除去灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机中，进行中间冷却，随后进入空气冷却塔中冷却。空气在直接接触式空气冷却塔中与水进行热质交换，降温至-10℃，然后进入交替使用的分子筛吸附器。出空冷塔空气进入分子筛吸附器，分子筛吸附器为立式双床层，用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，从而获得干净而又干燥的空气。两台吸附器交替使用，即一台吸附器吸附杂质，另一台吸附器则由污氮气进行再生。净化后的加工空气分成
两路，进入下塔的空气通过塔板上的筛孔使塔板上的液体蒸发，由于氧、氮、氩的沸点间的差异，使更多的氮气从液体中蒸发出来，同时经过塔板的空气中更多的氧组分被冷凝下来。最终在下塔底部获得含氧38%的富氧液空，而在下塔顶部获得纯氮。下塔顶部的氮气经过冷凝蒸发器，与来自上塔底部的液氧进行热交换，液氧被蒸发，而氮气被冷凝，一部分冷凝液氮再回到下塔作回流液，另一部分液氮，在过冷器中进行过冷，然后送入上塔顶部作为上塔的回流液。从下塔底部抽出富氧液空，在过冷器中过冷，其中一部分富氧液空提供给粗氩塔冷凝器作为冷源，另一部分送入上塔中部参加精馏。具体流程如图1所示。
图1 空分设备工作流程
以不同状态进入上塔的各物料：液空、液氮、来自粗氩塔冷凝器的液空蒸汽和膨胀空气，通过上塔的进一步分离，在上塔底部获得纯度较高的液氧，可使用液氧泵提高压力后，经主换热器复热至－12℃后出冷箱转换为不同压力的氧气产品送出。从上塔的上部抽出污氮气，经过冷器、主换热器复热后部分去纯化系统作再生气，另一部分去水氮塔。从上塔顶部抽出的氮气，经过冷器、主换热器复热后分成两股，一股作为产品氮气并入管网，另一部分送入预冷系统的水氮塔。从上塔的中部抽取一定量的氩馏份送入氩塔，经过氩塔精馏，
在塔上部获含氮量极低的氩气，并更换冷源进行进一步精馏，除去氩气中的残余氧同时进行液化得到液体纯氩，分析合格后送入液氩贮存系统。
2 空分冷箱跑冷原因分析
某气体生产企业，由于设备检修、人员操作、生产事故等原因，发生多起空分冷箱跑冷事故，给企业安全生产和经济效益的提升带来了严重影响，认真分析空分冷箱跑冷的原因，采取有针对性的对策措施，科学解决空分冷箱跑冷问题，意义十分重大。
本文列举该企业两次比较典型的空分冷箱跑冷事故，以期对冷箱跑冷事故发生的原因进行认真分析。一起是空分主冷冷箱泄漏事故，该事故是由于外围设备试压时发生爆炸，其碎片击打在空分主冷侧面上，导致冷箱箱板发生不规则破损，使冷箱内的氮封气和珠光砂不断涌出，结霜跑冷严重。另一起是空分主冷冷箱泄漏事故，该事故是空分主冷液氧出口法兰发生泄漏，泄漏的低温液体滴落在其下部的不锈钢管道上，飞溅的液体打在冷箱壁上，致使冷箱壁被冻裂，冷箱内的氮封气和珠光砂不断涌出，结霜跑冷严重。
以上两起事故，第一起是由于受外界打击所致，而第二起事故及其它一些冷箱跑冷事故产
生的主要原因是由于冷箱设备温差过大，升温降温速度太开，导致设备泄漏；冷箱超压泄漏；冷箱进水，干冰、冰粒影响板式换热器通道，通道涨破，影响氧纯度；冷箱里面预留脚手架压塌，泄漏；设备安装期间应力未消除，导致在冷态下泄漏；冷箱钢铝接头质量不过关泄漏等等。
3 空分冷箱跑冷处置措施
3.1 绝热保冷措施
在保冷箱内，充填有导热性能差的保温材料，例如珠光砂、矿渣棉等，以减少从外部传入热量。其保冷情况除与保温材料的性能、充填层的厚度、支座的绝热措施等因素有关外，还与充填的情况有关。例如，保冷箱内的死角位置保冷材料是否充满；设备运转后保冷材料有否下沉，使上部产生空隙。影响更大的是保冷材料是否保持干燥。因此，保冷材料受潮将大大降低绝热性能，增加跑冷损失。如果保冷箱密封不严，保冷箱内部温度降低后，外部湿空气侵入，内部就可能出现结露，甚至结冰。因此要保证保冷箱的密封，并充以少量干燥气体，保持微正压。
3.2 不停车检修
为了确保系统安全，尽量避免因检修造成的生产中断，而产生经济损失，可以采取不停车检修方案，不采用焊接修补的方式，避免修补不便和次生事故的发生。采用钢板贴补和自攻螺钉连接的方法修补泄漏孔，贴补前清除破损处冰霜并用玻璃丝带或矿渣保温棉临时填补漏掉的珠光砂。预制能覆盖破损处的钢板一块，厚度一般为6～8毫米，预先在周边打孔，孔中心一般距边缘约30毫米，孔直径约8毫米，孔中心距约50～80毫米。按照预制钢板尺寸制作橡胶密封圈，一般选用厚度约5毫米普通橡胶板，密封宽度约50～60毫米。将预制好的钢板和密封条放在冷箱破损处，使用钢结构安装常用的自攻丝专用电动工具，将6×25毫米的自攻丝按照预制钢板打好的孔依次旋入冷箱板，并压紧密封条，即可起到密封冷箱的作用。
3.3 跑冷处理效果评价
通过绝热保冷措施和不停车进行检修，确保了检修安全和生产的不间断，经过生产检验，这些空分冷箱跑冷问题的处理措施，科学高效，具有较高的经济效益和良好的社会效益，处理后的设备表面平整，密封效果良好，实施过程简单。
