安鋼制氧廠1#六千制氧機組,曾發生過兩次精氬塔阻力降低故障。
情況是:精氬蒸發器的熱源是來自下塔頂部的壓力氮,它被冷凝后進入精氬塔冷凝器,液體取出閥無論開多大,精氬塔總也沒有阻力。起初懷疑是:液體取出閥打不開;或此管路斷裂;或此管路堵塞;或蒸發器泄漏等多種可能。但最終被一一否定。
經細查,最終原因是:由于液氮回下塔閥開度偏大。使得來自下塔頂部的壓力氮管路中的氣氮,全部變成了液氮。從而造成精氬塔總也沒有阻力。
出現此現象的根本原因,應在于下塔頂部壓力氮氣取出口處的結構設計。
下塔頂部壓力 |
壓力氮飽和溫度 | 液氬蒸發壓力 | 液氬飽和溫度 | 氬蒸發器溫差 | 壓力氮汽化潛熱 | 飽和壓力氮比熱 | 每kg氣氮液氮的熱量比 |
46kpa | 95.5K | 40kpa | 90.5K | 5K | 171KJ/kg | 2KJ/kg | (171+2×5)/(2×5)=18.1 |
也許有人要問:液體換熱要比氣體換熱系數大,那為什么精氬塔蒸發器液氮進入時,反而蒸發效果不好了?在無相變的換熱過程中,一般來說,這是對的。但在此處的壓力氮應是冷凝過程,存在著相變,因此這種說法不正確了。
也許還有人要問:即使是液氮進入了精氬塔蒸發器,其換熱溫差應該也還是5K,液氬總還是要蒸發的,不可能沒有阻力啊?這種說法是正確的。我們首先假定出蒸發器的液氮節流閥開度不變,則其流量不變。那么氣氮帶來的熱量就是液氮的18.1倍,換句話說,當來自上塔的壓力氮氣變成壓力液氮時,精氬塔的阻力應是原來的十八分之一。而精氬塔正常工作時的阻力才5kpa左右,它的十八分之一,太小了。如果出蒸發器的液氮節流閥此時的開度增加一倍,也才只有正常阻力的九分之一,還是很小的。