液氧真空管道微爆及处理

阿弗罗

通化钢铁集团公司氧气厂1997 年新上了一套俄罗斯生产的AKAF213/ 6型空分制氧装置，配套HKrB型液氧泵。该泵的作用是将储槽中的液氧加压途至蒸发器，汽化后并入气体输途管网，以补偿后部氧气用量过大弓|起的压力不足。流程如图1。2001年年末，该系统真空管道发生损坏，两台液氧泵无法运行。经检漏、焊接、抽真空等处理，历时23天，其中-台液氧泵恢复正常使用。

1、故障现象

    2001年12月24日零点班，1#液氧泵运行。操作人员在巡检时发现液氧泵进口阀前真空管道安全膜片损坏，有大量冷气冒出，随后液氧泵发生气蚀，电流波动，无法运行。停1#液氧泵，预冷2#液氧泵，泵出口温度达到一150 C后不再下降。至此两台液氧泵均无法启动运行。

2、管道真空安全膜片损坏情况

    该液氧输途系统的真空管道与储槽的真空腔相互独立，整条管道为一个真空腔，管道总长度为59m，真空多层绝热。与国内真空管道结构不同的是该真空管道为现场制作，现场抽真空。这样的结构，只要管道一处泄漏 ，那么整条管道的真空层将全被破坏。液氧泵体前、 后是两段真空波纹管，一端与泵体用法兰连接，另一端与真空直管焊接在一起，这两段波纹管起到应力补偿的作用。     在液氧泵进口阀前真空外管上，安装了安全膜片，膜片外层刀架上装有刀片。损坏情况如图2右所示。可以看出，由于管道真空腔内压力升高，使安全膜片受力外鼓，刀片划破膜片。加之有冷气冒出，可以确定造成膜片损坏及液氧泵无法启动的原因是真空内管泄漏。

左为安全膜片损坏前，右为安全膜片损坏后

3、漏点确定

    消除故障首先要解决的问题是确定漏点的位置，膜片损坏是1# 液氧泵运行时发生的，故检查的重点放在1#泵管道附近。判断过程见表1。

由表1得出，泄漏点为1#液氧泵出口法兰至出口阀间的内管道上。 拆下出口波纹管法兰，肉眼可看到，距管口30cm 处沿气体流动方向，波纹管内突起处有连续三个直径约2mm的小孔，第一个小孔周围的金属已经熔化。 管道其余处未损坏。

4、故障原因

    根据管道破损情况分析，本次故障的原因是液氧储槽长时间没有进行排空加温，使碳氢化合物在储槽中积聚成粒子。液氧泵运行过程中，高速粒子 冲击液氧泵出口波纹管内壁,由于摩擦较大，液氧压力较高，发生微爆，最终导致液氧泵出口波纹管内突起处被损坏，液氧进入真空腔内。

5、故障处理

    鉴于对波纹管补漏有相当的难度，故决定先恢复2#液氧泵，摘除1#液氧泵。具体操作如下:

(1)、液氧储槽排空后，连同真空管道一起进行加温，使出口空气温度达到20℃以上。

(2)、 用无齿锯将1#液氧泵出口波纹管割掉，真空腔封闭。

(3)、更换新的真空安全膜片。

(4)、真空内管通90 °C加温气体，管道外壁缠电热丝加热(冬季气温低，管道抽真空困难)，对管道抽真空。累计抽81小时后，真空腔压力达到1159Pa， 真空度降低速率小于6161 x10^-3 PaL/s,满足生产要求。

      2002年1月16日，抽真空结束,预冷2#液氧泵，泵出口温度达到-183°C后启动，运转正常。

6、结束语

在液氧排空前我们对储槽中液氧进行了抽样检测，结果液氧中未检测到乙炔，总碳含量为26172x10^-6低于警戒值。之所以在出口波纹管处发生 了微爆，我们分析认为是高压力、 高流速、 较大摩擦力共同作用的结果。在平常的工艺操作中，我们往往只注重监测空分系统主冷凝器中碳氢化合物的含量，而忽视了在液氧储槽中的积聚。为保证设备，安全稳定运行，避免事故发生，液氧储槽要定期排空、加温，以防止碳氢化合物积聚而产生局部微爆。

作者：王伟 张所思 赵媛   通化钢铁集团公司氧气厂

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2021-5-28 11:52 上传

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