深冷空分预冷系统存在的问题分析与改进

王振宇 1房叔可 2宋挺 3朱斌 4廖晋 5

1， 3， 5 杭州制氧机集团股份有限公司浙江杭州 310000 2,4 杭州萧山杭氧气体有限公司浙江杭州 310000

摘要：深冷空分系统中主要的几种因素是水、油和电，在深冷空分系统中常见的几种问题分别是冷结垢、水循环污染、以及水高温等，这些问题会影响深冷空分系统的稳定性，因此本文问通过分析这些问题的成因，并提出相应的解决措施，供相关人员参考。

关键词：深冷空分；冷结垢；预冷系统

0引言

油、水、电是深冷空分生产中最关键的3个因素，其中任何一个因素出现问题，都会造成空分生产装置的不稳定或停车，甚至会造成设备破坏。水冷塔、水冷机组、空冷塔是空气预冷系统最主要的装置，这些深冷部位的“冷结垢”是深冷空分生产过程中水系统存在的主要故障。深冷空分企业冷结垢这一问题是现如今一直存在的问题，各种解决方式层出不穷，常见的几种解决方法也是需要耗费较大的成本，使用时间越长，出现故障的次数就越多，基于此，本文主要阐述了几种深冷空分系统中常见的故障问题。

1深冷空分预冷系统常见故障分析

1.1冷结垢

冷结垢的主要几种原因，其一为循环水的水质问题，水质如果是以高硬度，高碱度的形式存在，那么就非常容易形成冷结垢，也可能出现热结构，从而影响空分装置的使用性能；其二为温度的影响，在空分系统中，循环水的温度逐渐从高到低，从32℃一直下降到13℃，在这个过程中，循环水中的晶体就会逐渐饱和，从而析出，附着在空分系统的装置上，随着温度的再次变化，在常温条件下，这种亚稳态的碳酸钙晶体就会逐渐脱水，最终形成碳酸钙硬垢附着在装置的表面，从而影响装置的使用；其三为滞留层速度的影响，循环水的初始速度是比较高的，但是在经过壳程的时候，循环水的速度会直接下降，从而导致循环水中的一些杂质及悬浮物被截取，从而沉淀下来逐渐形成垢质；其四为坑分系统中的过滤导致，空分系统中的一些铜质列管的间隙较小，循环水在经过这个部分的时候，就会将循环水中的一些悬浮物及杂质过滤，从而加速了垢的形成；其五为循环水在水冷塔以及空冷塔中的二次蒸发以及浓缩，循环水在经过填料层的时候，是以薄膜状的形态经过的，因此容易出现二次蒸发和浓缩，晶体饱和度再次出现，从而形成了垢质。在深冷空分系统装置中，最主要以及影响最大的问题之一就是冷结垢，冷结垢的处理难度也比较大，因为前面叙述的造成冷结垢的几种原因，会导致水冷塔以及空冷塔中出现冷结垢，出现结垢现象之后，就会越加的严重，因此循环水在经过坑冷塔和水冷塔的时候，流量变得更小，影响因素的作用就越大，冷结垢就越多，形成一个恶性循环，冷结垢达到临界值时，就会造成深冷空分系统的停止运行，从而造成生产装置的停车，对于深冷空分企业来说，无疑是一种损耗，会影响企业的效益，而出水冷塔和空冷塔之外，水冷塔的管道部分也容易产生垢质，从而影响空分装置的使用。

1.2水温高

该公司运行的深冷空分预冷系统，在夏季工况下，空冷塔空气出口温度较高，达到了17℃。按照设计要求，温度应该在13℃以下。由于温度始终较高，引发了系列问题。具体情况如下：①缩减了分子筛吸附时间。②二氧化碳含量超出标准，并且在冷箱内极易形成干冰，造成管道堵塞。③冷箱内部冷量不足。上述问题的存在，使得系统运行能源消耗增加，增加了运行成本。空气中的含水量对于深冷空分系统的影响深远，含水量的不断增加，对于空分系统来说，会影响分子筛的吸附能力，吸附能力降低就会导致空冷时间缩短，冷却时间不足，进一步会影响主换热器的使用性能，导致其需要承担的负荷增加，从而影响了制冷量，空气经过制冷系统之后，由于分子结构发生变化，体积会被压缩，但是制冷量的降低，就会导致正常空气的数量逐渐增加，威胁空分系统的安全，程度严重的需要将装置停机，通过不断加温进行吹除操作。

1.3循环水污染问题

一般的空分装置都是为敞开式的系统，其中使用的冷却水是直接于空气接触的，前面阐述过，当空气中的水分含量上升时，就会降低分子筛的吸附能力，而当换热器泄露造成的循环水的污染，这种情况一般不严重，只是会增加分子筛的负荷和工作量，但是严重的时候，例如空气含水量的增加，或者污染比较严重的情况，就会导致空分装置出现系统故障，从而需要进行处理，一般是停车^[1]。

2深冷空分预冷系统故障处置措施及改进

2.1采取不同的清洗方法进行处理

深冷空分系统中出现冷结垢现象时，常采取的两种清洗方法进行处理，分别是高压水射流清洗以及浓硫酸在线清洗法，两种方法都有一定优缺点，下面分别阐述两种清洗方法。

2.1.1高压水射流清洗

高压水射流清洗的方法主要是对氨冷器水侧管束部位进行清洗，清洗的效果明显，首先是低温水的流量可以增加20m³/h，然后是空冷塔出口部位的空气可以降低至少2℃，减少垢质的产生，除垢效果明显。

2.1.2浓硫酸在线清洗法

用高压水枪清洗后，空气冷却塔出口的空气温度可达到15℃，但不符合设计要求。基于此，可以使用浓硫酸在线清洗方法。50L/h计量泵的入口连接到硫酸罐，出口连接到低温水泵单元的入口管道位置。浓硫酸被该计量泵加压并直接送至低温水泵单元的入口。与低温水混合。然后，它通过氨冷却器和分配器，并进入系统的空气冷却塔。在洗涤过程中，必须控制浓硫酸的量和pH值。采用这种方法，进入空气冷却塔顶部的冷水流量可以达到100m³/h，出风口处的空气温度可以降低到13℃。但是，这种方法有一定的局限性，例如长期使用会造成设备损坏，只能减轻影响，因此需要根据实际情况进行选择。

2改进冷水机组

结合空冷系统的具体情况，根据不同企业的负荷需求，采取不同的解决方法，具体的实施办法要看企业的运行情况以及生产需求，一般主要的控制策略是通过选择合适的冷水机组，增加空冷系统的使用效率，又或者将冷却水水泵的温度进行有效的控制，从而达到空冷系统的要求。

2.2.1选择合理的冷水机组类型

对于深冷空分预冷系统的改进，增加冷水机组，需要做好选型把控。对于机组的流量，要能够达到所选机组的最小允许量要求。如果水冷塔运行，涉及到流量调节操作，需要增加1根回流管线，进而保证冷水机组运行的最小通入量。利用回路管线，来控制流量大小，进而保证冷水机组能够稳定运行。

2.2.2冷冻水水泵温度的控制

水温较高时就需要进行适当的调节，避免造成冷冻水水泵温度的偏高，例如可以通过降低冷塔出口处的空气温度，从而实现降温的目的，又或者定期对冷水机组进行定期养护处理，发现问题时及时解决，出现零件问题时及时更换，定期的对冷媒介质进行检测和检查，从而保证空冷系统的稳定运行，提升生产效率。

3总结

总之，在深冷空分系统中，较为常见的几种故障为冷结垢、水循环污染、以及水高温等，通过改进深冷空分系统的冷水机组的类型以及对水泵温度的控制，并采取不同的清洗方法，将深冷空分系统中的冷结垢进行冲洗，从而解决水温高、水循环污染以及冷结垢等问题，促进深冷空分系统的稳定运行，提高生产效益，促进深冷空分企业的稳步提升。

参考文献

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[2]邹环泽.深冷空分的过程模拟与节能分析[D].重庆大学,2017.

[3]巨小虎,孙东远,李梦月.模块化设计在空分装置中的应用[J].通用机械,2017(03):45-47.

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