小型空分设备活塞式膨胀机改为透平膨胀机后,T1、T2、T3温度如何控制?

随着科学技术的发展,90年代的150m3/h空分设备已改配透平膨胀机,有的老设备改造也采用透平膨胀机来替代活塞式膨胀机。因此,对分馏塔温度的控制也有些变化。

T1温度是指热交换器中部,即膨胀机进口温度;T2温度是指膨胀机出口进下塔前的空气温度;T3是指热交换器出口管、高压空气节流阀(V1)前的温度。

T1的作用是显示膨胀机进气温度,并控制进膨胀机前空气温度不得接近该压力下的液化温度。在正常启动阶段是可以预测T2、T3温度的变化,从而便于将T2、T3控制在理想的范围内。T1温度高低的变化取决于膨胀量多少的变化。膨胀量越大,进入第二热交换器的高压空气量越少,返流气体进入第一热交换器的冷量就增多,T1温度降低;反之,膨胀量减少,T1温度就升高。

T2温度在设备启动初期和T3温度达到-155℃以下是不必控制的。因为在开车初期设备温度较高,为了充分发挥膨胀机的制冷潜力,两台膨胀机全负荷运转,T2温度逐渐下降。当T2温度下降到-150℃时,打开V1阀,使T3温度逐步下降。若V1开启过大,通过第二热交换器的空气量过多,返流气体冷量被充分回收,进入第一热交换器的返流气体温度就会升高,T1、T2温度也随之升高;若V1阀开启过小,则反之。

因此,在这段时间可用V1阀的开度来控制T2温度。活塞式膨胀机的T2温度一般控制在-140~-155℃,而透平膨胀机的T2温度可控制在-155~165℃。应该指出的是,T2温度水平高低与热交换器结构和热端温差有关。一般老式150m3/h空分设备是采用盘管式换热器,T2温度过低,热端温差会扩大,冷损增加,这是不允许的。新型150m3/h空分设备的热交换器是铝制板翅式换热器,传热面积比盘管式要大,一般热端温差不易扩大,因此,T2温度水平可控制得低一些。但是,最低不得低于该压力对应的液化温度,一般应高于该压力液化温度3~5℃为安全。

T3温度随设备温度的下降而不断下降,当达到-160℃以下时,应注意控制在-160~-170℃为宜,有利于液体的产生和积聚。此时对T2温度不必控制,因为只要将T3温度控制好,T2温度也就会稳定在安全运转的范围内。

当液氧液面达到正常值,V2、V3阀基本到正常工作位置,液氧液面还继续上升时,可将膨胀机进口阀、V1阀逐渐开大。在膨胀机进口阀全开后,可以不必顾及T3温度的高低,靠开大V1阀来维持液氧液面稳定。因此,在正常运转下,T1、T2、T3温度是用不着控制的。只有在设备启动阶段、变工况运行、不正常运转时或发生故障时,可根据T1、T2、T3温度的变化来判断问题,排除故障。

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