第十章 作品
全管式6000米3/时空分主冷爆管的分析


　　　　　　　　　　　　全管式6000米3/时空分主冷爆管的分析
　　　　　　　　　　　　　　黑龙江省浩良河化肥厂生产科
　　　　　　　　　　　　　　
　　我厂KFD—38200型全管式空分装置（杭氧产），从1974年开车到1978年止运行正常。1979年停产直至1980年10月。从1980年10月开车到1982年4 月连续运行的18个月中，发生了三次主冷凝蒸发器爆管事故，严重影响生产。现将三次爆管情况介绍及分析如下。
　　一、三次主冷爆管经过
　　
　　第一次是1981年3 月23日，空分装置因切换阀故障短停，装置里液体未排，停车大约10小时左右，检修完后按短停后再启动操作方法开车。在刚刚转入正常工况时，主冷外筒液氮在600毫米水柱，内筒液氮在120 毫米水柱，主冷液氧液面在2000毫米水柱，其它工况正常。突然氧气纯度从99.4％ 降到97％ ，一个小时后又降到94％ ，当时从工艺指标上找原因，看液面没有明显变化，查纯度，主冷液氧纯度降到98％ ，初步断定主冷漏了。由于当时生产需用，纯度最后降到89％ ，继续运转了3 个月。在停车检查时发现有4 根管漏了。
　　第二次是1981年11月23日，也是在空分装置短停后再启动恢复正常生产的过程中，主冷氧纯度从99.4％ 降到96％ ，其它工况无明显变化，在此纯度下运行两个月。检修时发现有两根管漏。
　　第三次是1982年4 月11日，空分装置因停车6 天后开车，停车期间液体排了一小部分，当空分装置进入正常工作时，发现上塔突然瞬间超压，下塔压力下降0.2 表压，主冷外筒液氮液面由600 毫米水柱降到200 毫米水柱，氧气纯度也瞬间从99.6％ 降到82％ ，下塔馏份氮从95％降到65％ ，下塔纯氮也降到99.8％ ，空分工况完全破坏。经调整将氮气纯度调到99.9％ ，下塔馏份氮调不起来，无法再生产，被迫停车，拆开检查发现有1O根小管漏。
　　二、主冷凝蒸发器爆管部位
　　
　　主冷凝蒸发器分为内筒、外筒。内筒有Φ10×0.5 管4788根，外筒有Φ10×0.5 管11424根。第一次爆管内层有3 根，外层1 根；第二次爆管内外层交界处有1 根，外层靠器壁1 根；第三次爆管集中于内筒第5 排往外数第10根。爆管的高度在距下花板往上1020毫米处（见图）。
　　三、主冷爆管原因分析
　　
　　我厂位于林区，空气过去一直比较干净，分析乙炔含量甚微，所以第一次爆管认为是铜管质量不好，修后即投入运行，并未引起重视。经过在短时期内连续发生爆管，才使我们感到问题的复杂性。为了进一步找出爆管的原因，我们取出一根破管进行分析。从取出的一段管观察，靠下花板为绿色，长有150 毫米，其余部分保持穿管时的情况，涂漆完整，刚性很强。爆破口是塑性撕裂外翻，因此可以肯定在爆管瞬间管内压力大于管外压力。破口长20毫米（见图），从撕口往下到花板为1020毫米，到主冷的下封底有1800毫米，即在正常工艺指标以下300 ～500毫米水柱处，也就是液氧和气氧分界面搅动厉害的部位。同时10根管又破裂得十分集中，断定是乙炔爆管而引起。
　　分析三次爆管都是在短时停车后再启动，当转入正常工况时发生爆管的。从有关资料介绍，一种引爆源为气波冲击、流体冲击和气蚀现象所引起的压力脉冲，使气流在管道内高速度流动引起冲击波，这冲击波就成为气体局部压缩加热的根源。当液氧在沸腾时，所产生的气泡受绝热压缩，引起局部高温，液体的冲击波使气泡受到瞬间压缩，将包在液体中的气体加热到绝热压缩温度。当液氧在剧烈沸腾时其运动速度可达10米/ 秒顺着冲击波方向压力可达100 公斤/厘米2 ，逆着冲击波方向压力高达200 公斤/ 厘米2 ，一旦气体空穴撞击时，压力还会高，可达几千大气压，这是造成爆管的一个根源。另外，在1977年发现塔内有油，因而乙炔铜也能引起爆管。
　　1．乙炔的来源
　　1979年在厂区东部新建了电石厂，距厂区200 米，使空气中含量大有增加。又加之我厂扩建施工每天都有大量乙炔残渣排放，使空气中乙炔含量更高。
　　2．分析取样位置偏低
　　原设计乙炔取样位置在主冷下封底，因为乙炔的比重比液氧小，固体乙炔悬浮在液氧上方，所以多年来取样分析的乙炔很少。
　　3．液空吸附器使用时间长
　　液空吸附器原设计10天交换一次，因长期分析不出乙炔，为减少冷损改成15天切换一次，使乙炔在液氧中的积累量加大。


　　4．长期未开液氧泵
　　液氧泵自1974年开车以来未开过,采用的是机械密封,怕漏液氧引起爆炸。
　　5．分析方法单纯
　　分析方法是延用过去的比色法，由于标准牌的O 号稍高，分析结果老是没有。又没采用新方法，乙炔分析不出来。
　　四、预防乙炔爆管的措施
　　
　　①开液氧泵并对液氧泵进行改造加密封氮；②改变取样位置，从下部移到上部；③建立健全新的方法，分析液氧中总碳量和液氧中油含量；④定期切换设备；⑤排放1％液氧；⑥加强乙炔渣的管理；⑦对大气层乙炔进行分析；③装置停车时，液氧泵不停，照常循环。
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (执笔:张 全)
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　载于《深冷技术》一九八三年第二期