膨胀机入口过滤器压差升高的原因排查和处理

边峰 王力

摘要：简介42000Nm3/h空分设备及膨胀机系统流程，详细分析了空分设备膨胀机入口过滤器压差升高的原因分析，并提出了解决办法。

关键词：空分设备及流程;膨胀机入口过滤器压差高;解决办法

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司建有世界首套煤、油、气综合利用项目装置，生产60万吨/年聚乙烯（PE）和60万吨/年聚丙烯。与其配套的空分装置采用法液空技术，两套空分为KDON42000/30000，采用汽轮机驱动，空气压缩、增压一体机组、常温分子筛空气净化、液氧内压缩、下塔抽取压力氮气、中压增压透平膨胀机、膨胀空气进下塔、规整填料精馏塔等先进的空分单元，其核心控制系统由ITCC、DCS、GDS和SIS系统共同完成。该空分项目于2013年12月28日机组联动试车，2014年3月15日产出合格氧氮产品。

1 膨胀机系统

出分子筛空气分四路：第一路作为空分装置自供仪表空气。第二路作为空分装置加热空气。第三路空气经低压主换热器进入下塔。第四路空气进入空气增压机进行四级压缩，从一段抽出空气作为全厂仪表空氣送出。空气增压机末级出来的空气分成两股：其中一股空气经过透平增压机继续增压，通过高压换热器和节流阀门后进入下塔。而另一股空气在高压换热器里被冷却从高压换热器中部抽出进入透平膨胀机经过膨胀后与来自低压换热器的空气汇合进入下塔。

2 事故现象

2020年9月15日，1#空分检修后运行十余天，操作人员发现空分膨胀机入口过滤器压差PDI7491由正常的5-8KPa上涨到48KPa，膨胀机入口过滤器压差设计为：50KPa报警，60KPa联锁，查看其趋势图，从膨胀机启动后过滤器压差就一直缓慢上涨。

3 事故原因排查

膨胀机前过滤器压差上涨期间，换热器热端温差以及中部温差都正常，我们立即组织技术人员进行排查，现在结合以下膨胀机系统简图，分析排查如下：

（1）膨胀机过滤器压差PDI7491仪表故障

联系仪表工，仪表对压差变送器外观检查、内部检查、密封性检查、绝缘性检查、校准后都正常，排除仪表故障。

（2）空压机进口空气中二氧化碳含量超标

空气质量不好，后系统低温甲醇洗装置排放的尾气量大、且CO2含量较高为，气量约为62000Nm3/h，其中CO2含量约为80%左右，排放口在空分的正北方向，距离空压机吸入口不足400米，但近段时间几乎没有北风，空压机进口空气中二氧化碳含量580PPm（设计600PPm）且分子筛后二氧化碳含量AI1239正常，联系分析工标定在线分析仪表正常，排除此原因。

（3）分子筛蒸气加热器泄漏，造成再生气露点不合格

低压塔抽出的污氮气经蒸汽加热器加热到160℃后作为分子筛吸附器的加热再生气。用便携式露点分析仪进行检测与在线露点仪MI1258数据相近，显示再生气露点为-75℃，说明蒸汽加热器正常，没有发生蒸汽加热器内漏现象。

（4）HV1500管线有机械杂质

膨胀机机前温度的控制，是通过膨胀机流量、膨胀机增压端高压空气量以及返流污氮气流量调节，流程中设计了高压板式换热器旁路阀门HV1500，通过旁路管线增加常温空气来调节膨胀机机前温度在正常范围，在近段时间通过此阀门调节过膨胀机机前温度，此管线为DN40，怀疑此管线吹扫不干净，机械杂质进入膨胀机前过滤器处，造成机械杂质堵塞，通过关、开此阀门后，观察膨胀机前过滤器压差还是按照原来的斜率上涨，于是排除了HV1500管线有机械杂质造成膨胀机入口过滤器堵塞的原因。

（6）增压机换热器泄漏

四级增压机换热器泄漏，虽然气侧压力高于水侧压力，但循环水一般首先投用，有可能水先泄漏进气侧，随着导气开车，干空气慢慢吸湿变成饱和空气进膨胀机，造成过滤器压差升高。用便携式露点仪分析AP7219、AP7419处露点与在线仪表显示基本一致，另外水侧检查没有气漏进的现象，所有不存在换热器泄漏情况。

（7）增压机补气阀门故障

增压机正常时候入口压力为0.43MPa，机组开车前需要给增压机缸体、级间管线和相连接管线补气，补气气源为空干站来工厂空气，空干站气源压力为0.68MPa、露点≤-40℃，当阀门故障时候补气不断进入，此股空气露点低且其中二氧化碳含量在600PPm左右，因为高压换热器空气通道比过滤器孔径大，这样会造成膨胀机前过滤器压差逐渐升高，经过排查阀门一直可以轻松的关，且在AP7249处分析空气中二氧化碳含量为300PPm，于是判断此阀门阀杆断裂或者阀头脱落，空干站空气进入是造成膨胀机前过滤器压差升高的原因，主要为二氧化碳堵塞。

4 处理措施及经验教训

（1）及时将补气管线前端阀门关闭，膨胀机前过滤器压差稳定在52KPa不再上涨，故障阀门后有止逆阀，于是更换了故障阀门，拆检后确定是阀杆断裂。

（2）利用后系统单套短停机会停1#空分冷箱，关闭膨胀机出口阀门，利用互联互通的加温气对膨胀机进行单体加温，复热至-20℃停止复热，二氧化碳可以全部排出，之后恢复冷箱系统开车产品外送，膨胀机过滤器压差显示7.5KPa，共用时6个小时，，没有影响后系统加负荷运行。

（3）组织全体人员对该事故进行学习，吸取事故教训，加强工作责任心，发现工艺参数异常及时汇报排查原因。

（4）单体复热注意事项

a、确认所有调节阀的仪表气源正常投用;

b、确认外供密封气、外供冷却水正常投用;

c、确保膨胀端和增压端空气通路隔离;

d、选择加温启动，膨胀机启动命令发出后，速关阀打开，手动打开导叶，以SI7410无转速为准，观察膨胀机的升温速率，通过导叶开度控制加温气气量，缓慢对膨胀机进行加温。

结束语：

大型煤化工企业中空分设备的安全运行尤为关键，一旦发生故障，对后序装置的稳定运行影响很大。目前空分设备运行还存在汽轮机轴承温度断线，变速箱轴承温度偏高以及粗放式管理等隐患，在今后的工作中不断总结和改进，吸取经验教训，做到精细化管理，加强工作责任心和操作技能的培训，确保空分长周期稳定安全的运行。

参考文献：

[1]李化治 最新制氧新工艺与制氧设备安装调试、操作维护及故障处理和安全生产技术实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2005：230.

[2]巫志鹏，林景喜，葛春涛.化工区空分装置运行中的主要安全问题与对策[J].安全，2013，（3）：11-13.