探索空气分离安全技术的发展及其关键点

邓新儒

摘要：近年来随着我国能源、重化、冶金产业对空分设备的需要，空分技术呈现百花齐放、百家争鸣的大好形势，我国空分产业已经崛起，自主创新水平有了质的飞跃，不少空分企业的技术已经迈入了国际领先水平，为全球空分技术的发展做了不少贡献。通过对国内外空分设备的安装技术的介绍和研究，对我国特大型空分设备的安装施工技术的提升和对大型装备制造业的升级发展有一定的推动作用，对于一套空分装置的避免重大安全事故和成功运行有重大意义。

关键词：空分设备；技术研究

引言

空分装置制氧是一个连续的精馏过程，操作人员在调节氧气、氮气、氩气的送出量时容易造成精馏工况波动，影响气体产品的质量和产量。为了保证高炉和炼钢工段稳定生产，钢铁公司常用的做法是尽量避免调节空分装置的工况，将多余的氧气、氮气进行放空，造成能源浪费，带来经济损失。

1.空气分离安全技术的发展

在进行空分的过程中，主要使用到的方法为氟利昂冷冻机以及膨胀透平来制冷，从而实现空气的液化处理，之后再将空气分离为液态氧气以及氮气、氩气等等。一般而言，生产1m³的液化空气需要消耗0.756kWh的冷却能，这样有效的降低了生产费用，同时还可以降低电力资源的消耗。在这样的过程中，电能资源消耗量会降低50%左右，水的消耗量会降低30%左右。在进行低成本液氮的生产过程中，需要使用半导体器件以及真空冷阱、金属处理等设备与技术，液氧制取过程中还能够获得高纯度的臭氧，这不光可以更好的为人民、为社会服务，同时也很大程度的提升了分离的效率与质量。

2.冷箱的安全技术及关键点

2.1在安装冷箱板时，相邻两面可在地面上预拼装成整片或角型。基础框架与骨架型钢间用薄钢板衬垫来调整箱板上端面水平。

2.2冷箱垂直度：垂直度≤1.5/1000，总高偏差不得大于20mm。

2.3冷箱密封性：骨架间外侧采用满焊、内侧间断焊，确认冷箱螺栓全部装上并拧紧，焊缝全焊；冷箱压板垫片是否垫妥。

2.4下部冷箱板安装完毕，并再次校正无误后，即可进行基础框架灌浆。

对二次灌浆一般要求：

灌浆一般宜采用细碎石混凝土（或水泥砂浆）其标号至少应比基础的混凝土标号高一级。灌浆前应使框架底面或底板底面保持清洁，油污、泥土等杂物必须除去。灌浆层应紧密粘合在基础面上，灌浆前应清除地脚螺栓孔中的垃圾，基础面上需粘住灌浆层之处应凿成麻面，被油污的混凝土应予凿除，并用水全面刷洗洁净，凹穴处不得留有积水。灌浆时应捣固密实，捣固时不得撞动框架或底板、垫铁或地脚螺栓，防止影响安装精度。框架外缘的灌浆层应平整美观，高度应高于框架或底板底面。

3.容器的安全技术及关键点

3.1主冷与上塔连接的焊接尽可能采用双人双面横焊，预热温度和层间温度控制大150℃左右，焊接时内筒须通气（采用抽气方式）；其它塔器对接焊，采用带不锈钢复合垫板的单面焊，预热温度和层间温度也同样控制在150℃左右。

3.2氩弧焊时氩气瓶须就近放置，最好不要超过6米（氩气气管越短越好），否则气管过长容易把空气、氮气带进去，焊缝易产生气泡等现象，影响焊接质量。

3.3空气湿度大于80%的情况下（阴雨天、雾气较大的天气）不允许进行铝焊。

3.4对接组对时错边量要均匀，错边量控制在1/5壁厚以内。

3.5铝塔对接时，施焊过程中一定要监控塔器的垂直度，可根据不同方位的焊接来调整垂直度。

4.阀门的安全技术及关键点

4.1注意阀门上箭头方向和工艺上要求的介质流向，避免装错。

4.2与阀门相连的管道在安装前，应彻底地清除脏物、灰尘及其它外来机械杂质，防止损坏阀门的密封面。

4.3冷箱上的冷阀应与相应的支架同时安装，阀杆倾斜15℃。

4.4管道与阀体焊接时，要先关闭阀门，并采用降温措施，使的在焊接时阀体温度不高于200℃，以免阀门密封件变形，影响阀门正常使用。

4.5切换阀安装时，转轴要处于水平位置，法兰螺栓应均匀交叉拧紧。

4.6遥控阀门在安装后，应严格校核指令讯号与阀门执行机构动作是否同步，全开全关位置是否正确，并记录开度指令与阀门实际开度关系。

5.冷箱内管道的安全技术及关键点

5.1焊接要求

（1）不锈钢焊丝必须严格按使用说明书或工艺要求规定温度烘焙，保温后方可使用。领取和使用焊条时，焊工必须使用电焊条保温筒，并做好防潮工作。铝焊丝清洁、干燥且密封包装，否则使用前应去油、化学清洗、干燥处理。

（2）焊条牌号必须统一使用，不可混用。

（3）在安装现场预制的焊口在射线检测未合格前不得进入冷箱组焊。

（4）所有对接焊缝须100%射线探伤检查，铝焊缝符合JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测射线检测》Ⅱ级要求，不锈钢焊缝符合JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测射线检测》Ⅱ级要求.所有角焊缝须着色检查，符合JB/T4730.5-2005《承压设备无损检测射线检测》Ⅰ级要求。

5.2管道的安装

（1）管道在安装前，检查容器管口方位、阀门进出口的方位是否正确。

（2）管件应彻底清洗干净，并严格脱脂，同时开好焊接坡口等。

（3）焊管焊接之前很短时间内，必须用清洁不锈钢丝刷。

（4）为减少冷箱管道焊口，可在清洁的厂房内预制，而后进行最终配制。

（5）配管原则：先大管，后小管；先下部，后上部；先主管；后辅管。

（6）管道在施焊前需自然对准。绝不允许借助机械和人力强行对准，以免增加对接应力。

（7）在安装中若配管不能连续进行时，各开口处务必加盖或用塑料布包扎。

（8）冷箱内管架：应保持被设管架的管道有足够的稳定性，不能随便晃动，且要考虑到管道的热胀冷缩及自补偿，并按照管架图的要求进行。

6.整体冷试

6.1整体冷试前，应对分馏塔进行全面加温和吹除。空气透平压缩机、透平膨胀机、空气预冷系统、分子筛纯化系统和电、仪控系统须作好运转准备。

6.2冷试的操作按照空分设备配套的操作说明书进行。依次将精馏塔、主冷凝器等主要设备冷却到尽量低的温度，使冷箱内的所有容器、管道外表面结上白霜，并应保持至少2小时。

6.3在冷试过程中，应组织人员进入冷箱（须穿戴防寒帽、手套、棉服等）严格检查泄漏部位并作出标记。对冷阀、低温薄膜调节阀可用专用工具拧紧螺母，并应注意阀门有无卡住现象。

6.4冷试结束后（亦可自然复热，只要打开冷箱人孔盖即可），应进行气密性试验（亦可动态试验）。因此所有的螺栓、法兰连接、阀门等零部件须紧固一次。要特别注意在紧固时阀门不能呈完全闭合状态。

6.5整体冷试一般应进行二次。根据试验时的泄漏情况和处理情况，由现场决定是否需要再次进行冷试。

结束语

随着工业的不断发展，我国已经成为世界上建设空分项目最多，空分技术发展最活跃的的国家。但是近些年空分装置的事故也频频发生，触目惊心，导致人员和财产的损失惨重。由此，对于空分行业的安全技术、制造及安装提出了更新更高的要求，这就需要不断创新，新技术不断发展，不断应用到空分设备的设计和制造当中去，从而使得空分设备的设计制造技术取得了长足的进步。

参考文献

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