李志斌
（宁夏和宁化学有限公司，宁夏 银川750041）
［摘 要］ 宁夏和宁化学有限公司的40 000 m3/h空分装置进口膨胀机检修后需在线切换试车（即由国产膨胀机切换为进口膨胀机），在做好准备工作、做好风险分析及制定好应对措施的前提下，通过严格的表单化操作实现了膨胀机的顺利切换，并对切换过程中2台膨胀机相互之间的影响和对系统工艺参数的影响进行了观察总结；同时，对国产膨胀机检修后需在线切换试车（即由进口膨胀机切换为国产膨胀机）的操作要点进行了探讨。
［关键词］ 空分装置；进口膨胀机；国产膨胀机；在线切换；准备工作；切换操作；总结
［中图分类号］ TB657［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）04-0055-03
0 引 言
宁夏和宁化学有限公司煤化工装置配有2套40 000 m3/h（O2）空分装置，均采用常温分子筛预净化、空气增压膨胀、双塔（填料塔）精馏、液氧泵内压缩流程。其中，空分膨胀机设计为一用一备，一台为进口膨胀机，一台为国产膨胀机，正常生产时进口膨胀机运行，国产膨胀机备用。2017年8月利用装置大修机会对进口膨胀机进行了检修，检修完成后空分装置已正常开车，为了进行进口膨胀机检修后的试车，需对膨胀机进行在线切换，即由国产膨胀机运行切换为进口膨胀机运行，现将此次膨胀机在线切换操作过程小结如下。
1 膨胀机系统简介
1.1 膨胀机的工作原理
透平膨胀机是一种旋转式制冷机械，由蜗壳、导流器、工作轮等部分组成，同时配有密封气系统及润滑油系统。当具有一定压力的气体进入蜗壳后，被分配到导流器中，导流器上装有可调的喷嘴叶片，气体在喷嘴中将内部的能量转换为动能，其压力、焓降低，流速增高至200 m/s左右，高速气流推动叶轮旋转，将动能转化为机械能，通过转子的轴驱动增压器对外做功。
从整个过程看，气体在膨胀机内的流动是绝热等熵的过程，气体经过一个膨胀过程压力降低，同时对外输出的功靠消耗气体内部的能量来实现，表现为温度降低、焓值减小，亦即通常所说的制冷量。其制冷量占总制冷量的75%～85%。
1.2 膨胀机系统工艺流程
膨胀机系统工艺流程如图1。增压机中抽来的48 000 m3/h、2.70 MPa(A)干燥空气进入增压膨胀机组的增压端，加压至4.0 MPa(A)，气体被循环水冷却至40 ℃，再进入高压主换热器，与塔内返流气体换热后被冷却至-108 ℃，然后进入膨胀机膨胀，压力降至0.58 MPa(A)、温度降至-173 ℃，最后进入精馏塔的下塔进行精馏。
2 膨胀机在线切换前的准备工作
2.1 保证膨胀端进、出口管道的清洁度
由于进口膨胀机检修期间空分装置已正常开车，因此膨胀机在线切换的准备工作应始于空分装置开车前。准备工作的重点内容就是保证膨胀端进、出口管道内介质的清洁与干燥，避免空分装置开车后由于阀门内漏跑冷而使管道内的湿空气冻结或湿空气进入。我们采取的措施是在开车前的露点分析阶段将进口膨胀机也纳入分析范围。空分装置开车前，切除联锁，打开膨胀机紧急切断阀（HV4419）及膨胀机加温气吹除阀（V4483），然后缓慢打开膨胀端进口阀（V4461）对膨胀端进口管道进行吹除，当露点合格后，先关闭加温气吹除阀（V4483）、紧急切断阀（HV4419），再关闭膨胀端进口阀（V4461），同时通过操作调整使膨胀端进口管道压力（PI4459）始终处于有压状态，这样就保证了膨胀端进口管道内介质露点合格且不会被污染。
对于膨胀端出口管道，因此时膨胀机已拆走检修，此段管路处于敞开，即处于与大气直接接触的状态，若不采取措施，管道内外很快会结冰。为此，采取的措施是全关膨胀端出口阀（V4463），微开加温气阀（V4481），使干燥的加温气充满膨胀端出口管道，然后通过敞口排放加温气，从根本上消除结霜的可能，避免杂物落入管道内。采取上述措施后，保证了膨胀端进、出口通道内介质露点合格且不被污染，在进口膨胀机恢复安装之后只需简单加温即可满足开车条件。
2.2 切换过程风险分析及对策
从膨胀机系统工艺流程配置可知，在膨胀机在线切换过程中，对空分装置运行的主要影响是高压主换热器正流空气量的变化，进而会使高压主换热器的热平衡遭到破坏，因此，切换过程应重点考虑高压主换热器热平衡的变化，重点做好以下风险防范
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