富阳杭氧17500m3/h空分装置水处理系统改造

郜洪勇

（杭州杭氧股份有限公司投资技术部，浙江 杭州 310014）

富阳杭氧17500m3/h空分装置水处理系统改造

郜洪勇

（杭州杭氧股份有限公司投资技术部，浙江 杭州 310014）

介绍了富阳杭氧一套空分装置水处理系统改造情况，对改造前后的水质状况进行了对比，改造对稳定生产起到的积极作用。

空分装置；软化水处理系统；水质硬度；冷却器

1 改造背景

富阳杭氧气体有限公司在杭州富春江工业园建设一套17500m3/h空分装置，空分装置包括压缩系统、预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、高低温膨胀机、杭氧膨胀机、循环水系统、仪控系统和电控系统。其中压缩机系统，包括空气过滤器、进口空压机及增压机系统和氮压机系统。该套装置于2012年10月开始投产运行，生产初期装置各方面情况较为平稳。但运转至2013年3月发现装置各冷却器后排气温度明显升高，原料空气及产品氮气排气温度明显升高，空压机、氮压机、膨胀机的润滑油温升高异常，以上的超温现象导致空压机、氮压机效率大幅降低，并且由于润滑油无法得到有效冷却导致各级轴承温度超出指标，DCS报警。各主要温度点统计如表1。表中排气温度均超指标，此状况已严重危害整个装置的生产运行，被迫决定停车检查。

表1 故障时冷却系统指标

2 各设备检查情况及原因分析

停车前公司组织专题会议首先对出现的问题进行初步分析，认为从各温度点及进回水压力情况看出，各级冷却器进水温度与冷却后排气温度之间温差过大，最大达17.5℃，且进回水压差偏小，从中初步判断冷却器水路堵塞较为严重，空冷塔填料结垢严重。随之制定停车拆检方案，重点检查清洗装置中所有冷却器及空冷塔、水冷塔填料等换热设备。

停车后通过拆检发现，与停车前判断基本一致，整个空分装置中各水冷器包括油冷却器的水路堵塞结垢十分严重，有的冷却器列管甚至整根结垢，有的冷却器由于结垢将列管堵塞的只剩下5mm的有效通径。

空冷塔、水冷塔填料结垢严重，空冷塔、水冷塔布水器喷头均有不同程度的结垢堵塞。针对此情况立刻组织进行机械清洗，在清洗的同时组织相关专业人员召开冷却系统水路结垢原因的分析专题会，经过讨论得出结论：(1)此次冷却系统因堵塞造成换热效率大幅度下降的原因为循环水在水路内部结垢造成；(2)而循环水结垢较为严重的原因为水质硬度超过标准太多造成。所以水质硬度等指标超标为此次造成冷却系统结垢堵塞而影响换热效率的根本原因，水质指标经分析见表2。

表2 水质现状

钙、镁等重碳酸盐在水温较高时易生成碳酸钙、碳酸镁等沉积物，即形成一般所说的水垢，水垢附着在冷却器的管壁、填料、布水器喷头等处，不仅影响换热，而且会造成设备故障。从表2得出该套装置所用循环水及其补水的总硬度及钙、镁离子含量均超过生产要求标准。循环水装置的补水为当地地下水源，本身就存在硬度严重超标的问题，要从根本上解决这一问题，除加强循环水管理外，主要应对循环水的新鲜水补充进行进一步改造。

3 改造方案及实施

经过认真考察调研决定加装一套树脂软水处理装置对循环水新鲜补充水先进行处理后，再补入循环水池，然后经过循环水泵加压后进入系统。新增树脂软水处理装置详细情况如图1、图2所示。

图1 制水工艺图

图2 软化水再生工艺图

50t/h树脂软水系统为两个软水处理罐，一用一备全自动运行，罐中装盛“强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂”，定期加入工业盐NaCl，树脂中吸收其中的Na+至饱和状态.。

原水经多路阀流经装有离子交换树脂的树脂罐，树脂中所含的可交换离子Na+，与水中阳离子（Ca2+、Mg2+）进行离子交换，使软水器出水硬度≤45mg/L，以流量控制终点。整个系统采用洁明公司最新开发的JMC型微电脑实现全自动控制。通过对JMC型微电脑的设置确保系统不出现两台以上设备同时再生的现象。单台设备出力50t/h，完全确保系统的需水量。当其中运行的一罐达到设定产水量时，该罐自动退出运行进行再生（单罐再生时间不超过2h）同时备用罐投入备用。软化系统全自动运行，每个软化罐的运行状态依次为：运行、 (反洗)、吸盐、置换、正洗、备用等几个工艺过程。

再生过程是由控制系统通过设定的程序自动完成的，主要有以下几个过程：

(1)反洗：水通过底部下布水器向上对树脂进行反冲，使树脂层松动，同时清除树脂层表面的积累悬浮物。

(2)吸盐再生：饱和盐溶液通过注水器，经稀释成质量分数为10%后注入树脂罐，盐液自上而下顺流经过失效树脂层，将树脂还原再生，使其恢复原有交换能力。

(3)置换：置换分为二步，第一步再生液进完后，树脂罐中上部空间尚有部分未参与的再生盐液，为了充分利用这部分盐液，用相同再生液流速的清水将上部未参与的再生盐液通过树脂层进行彻底再生。进行置换。第二步将树脂孔隙中的再生废液顶出树脂层。

(4)正洗：目的是彻底清除树脂层中残留的再生废液，清洗至出水合格。

软水系统参数见表3。

表3 拟加装软水系统参数表

4 改造后效果

整个改造用时27天（包括土建及设备、管道安装），3月29日软化水装置投入调试运行，经过采样分析，发现新鲜原水经过处理后硬度等指标大幅降低，且其他指标并未升高，数据见表4。

表4 新鲜补水指标改造前后对比表

由此可见经过改造，使新鲜原水的硬度大大降低，为循环水运行创造了良好的生产基础。完成各检修项目后4月2日空分装置开车运行，期间不断对各冷却系统进行观察检测。运行3个月后对各主要温度点数据进行平均值统计，数据见表5。

表5 改造后冷却系统指标

由表5可见，各冷却器进水温度与排气温度的温差≤8℃，各级排气温度正常，进回水压差正常，表明冷却器换热正常，没有堵塞现象。

同时对循环水装置内水质采样分析，并与改造前比较，数据见表6。

表6 改造后循环水指标

在此后的生产运行中以上数据按期进行对比，没有太大变化，整个空分装置运行稳定至今再没有发生因冷却器结垢而堵塞的现象。

5 结语

水质状况在工业连续生产中有着极其重要的地位，如果发生冷却器冷却效果大幅下降的情况一定要高度重视，及早分析排查问题原因，抓紧采取措施，如需停车改造则应当机立断，并通过改造改善冷却水水质，避免对设备造成更大事故。

Water treatment system revamp of Fuyang Hangyang 17500m3/h air separation unit

GAO Hong-yong
(Hangzhou Hangyang Co.,Ltd.,Hangzhou 310014,China)

The water treatment system revamp of Fuyang Hangyang air separation unit was described,and the water qualities before and after revamping were compared.The revamp had a positive effect on the stable production.

air separation unit;demineralized water treatment system;water hardness;cooler

TQ116.11；TQ028.33

：B

：1001-9219(2015）03-62-03

2014-12-05；

：郜洪勇（1973-），男，工程师，电话18857116949，电邮13849268706@163.com。