论空分后备氮系统改造

2022-11-27

1 概述

本装置后备氮气是由低压氮泵将液氮加压后经过水浴式气化器气化, 再进入氮气外送管网。现用的水浴式气化器, 气化量为15600NM3/H, 其中15000 NM3为外送氮气量, 600 NM3为空分装置自用, 这部分自用氮气是作为装置的密封气。

当遇到全厂停机或者锅炉停机的情况下, 蒸汽无法供应则液氮水浴式气化器也无法运行, 这时整个装置将会面临着没有密封气的危险。密封气对于空分装置是非常重要的, 冷箱密封氮气, 储槽夹层密封氮气, 压缩机组密封氮气, 膨胀机密封氮气, 低温液体泵等都需要密封气。如果没有密封气则冷箱, 液体储槽夹层内无法保持正压, 会使外界湿空气进入, 使保温层内珠光砂冻结, 严重时会压坏管道, 造成更大损失;压缩机组, 膨胀机等, 动设备如果没有密封气, 则会导致润滑油漏进设备中, 造成设备污染;严重时油进入分馏系统中, 可能会导致空分系统爆炸, 造成更大的损失。

所以保证密封气长期稳定的供应是非常必要的, 特别是在全厂停机时保证重要设备的密封气更为重要。

2 空浴式气化器

空温式汽化器一般是用带翅片的铝管制作的, 当“冰冷”的液态气体流入汽化器时, 汽化器周围的空气跟翅片铝管内的冰冷液态气体产生热交换, 温度降低。从而造成空气的流动, 有新的“相对较热”的空气涌到汽化器周围继续发生新的热交换。

空浴式气化器的优点是直接吸收空气中的热量, 不消耗水, 电, 蒸汽等, 运行成本低;缺点是气化器体积大, 在冬季气化器出口氮气温蒂较低, 且易结冰。所以在气化器的选型上要根据需求来选择。

3 选型

装置用密封氮气量约为600NM3/H, 压力0.45MPa, 温度20℃。根据工作压力, 流量温度等条件选择了此型号:VAO-1200-160气化器。此气化器的设计流量为1200 NM3/H, 压力为1.6 MPa, 都可以满足装置需求。

VAO-1200-160气化器是高效节能产品, 相对蒸汽加热气化器, 水浴式气化器, 电加热气化器可以起到节省大量能源的作用。此气化器所采用的是星型铝翅片管材, 具有优良的换热效果、抗腐蚀、使用寿命长、操作和维修方便等优点。它采用国际流行的无框架菱形连接, 翅片间不需要焊接, 通过专用的工具固定, 应力小, 结构紧凑坚固, 排列整齐, 美观大方, 而且翅片与翅片间的间距大, 通风效果良好, 化霜速度快, 管道及管道之间采用氩弧焊焊接, 焊缝均匀无气孔。而且这款气化器主要由星型翅片管、连接弯管、连接结构件、吊装装置、底座、运输框架及进出口接头等组成, 安装固定非常方便。

这次改造我们选用的是压力自调控制气化器的运行, 所以压力自调阀的选择也很重要。由于此管道的介质是液氮, 要选择耐低温的阀门, 氮气供应也非常重要, 所以阀门的可靠性非常重要。经过仔细的对比我们选择了DN25低温液体阀门, 定位器选择了SAMSON3707-3型数字式定位器。

4 改造内容

本次改造是要将空浴式气化器与水浴式气化器并联, 当水浴式气化器不能投用或者供应量不足时, 空浴式气化器可以投用, 以保证氮气正常供应。

空浴式液氮气化器采用压力自调方式控制, 这种方式不但能节省人力去调节氮气压力及用量, 而且能在平时供应少量氮气来稳定外送氮气的压力。

5 实施过程

此改造施工比较方便, 只需要在装置正常运行不需要后备氮系统启动的情况下, 将后备氮系统的进出口阀门关闭, 打开排液阀门将系统里残余的液体排出, 进行加温处理, 置换合格后就可以施工了。施工中要注意阀门的清洁及管道的清洁, 避免杂质进入导致阀门卡涩。

气化器在安装前要在规划位置提前预制好水泥基础, 基础一般要高于地面200—300mm, 便于排水, 与周围障碍物相聚2米以上。安装时至需要将气化器底部与水泥基础用地脚螺栓或膨胀螺栓固定。在安装配管前需要对管道、进出口接头及法连进行脱脂处理, 用干燥氮气吹扫并密封。在配管的过程中也要注意清洁, 配管完成后要进行吹扫及试压, 保证系统的密封性。