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北方地区压缩空气管路冻结分析研究

时间:2017-8-14 8:55:00   来源:本网   添加人:admin

  当前,压缩空气是仅次于电力的第二大动力源,被广泛应用于电力、化纤、轻工、冶金等行业,压缩空气系统对于火电厂来说是全厂重要的公用系统之影响到所有机组的安全经济运行。

  调兵山地处东北多风寒冷地区,每年11月~次年1月份平均气温-20°C,特别是在深冬季节可达-31°C.调兵山2X300MW新建工程自投产以来,历经3个冬季深受压缩空气管路结冰堵管之痛。2010年11月30日17:31,2锅炉电袋除尘器48个提升阀加12个旁路阀因压缩空气管路结冰堵塞失压相继缓慢关闭,引起炉膜正压,经过紧急减负荷,动用大量维护、运行人员采取机械支撑彻夜烤管才得以避免停机。吸取这些停机的教训后,该公司投入了大量资金实施防冻措施,具体如下:空气管路加保温及伴热带。

  将部分室外管路挪移进室内。

  更换全部空气干燥器的干燥剂。

  提前更换空压机润滑油。

  全部更换干燥器底部自动疏水器。

  常开全线压缩空气管路沿程放水阀门。

  但是上述措施收效甚微,最冷时段不得不硬性要求运行人员增加巡视次数,发现气量小立即由维护人员24h定期用液化气罐烤管,并多次邀请空压机厂家诊断未果,空气管路冻塞导致全厂停机的安全隐患始终存在。

  1设备概述调兵山2X300MW新建工程压缩空气系统采用深圳寿力提供的8台LS32-450H双螺杆式、低噪声、微油型空气压缩机(以下简称空压机),每台空压机出口均配有杭州嘉隆公司HL型微热再生吸附式压缩空气干燥机,并列到2根母管,通过4个容积为75.9m3储气罐送往不同的用气系统,其中2个仪用储气罐分别供1、2机组仪用压缩空气系统,另外2个分别用于机组公用的检修、除灰系统。每台空气压缩机的流量为62.6m3/min,额定排气压力为0.80MPa,排气温度<45°C,排气压力露点55C.微热再生干燥器工作方式为:可编程控制器(PLC)全自动控制两塔交替连续工作,标准切换周期120min;7个过滤精度0. 01pm除油水过滤器、7个过滤精度3pm前置过滤器、7个过滤精度1pm后置过滤器;进气压力0. 6~1.0MPa、进气温度矣40°C、出口空气露点-40~-70C.空气干燥净化装置性能保证值如表1所示。

  表1空气干燥净化装置性能保证值项目保证值每套设备额定处理气量/m3,min-1出口压力露点/C出口空气含油量/X10-6出口空气固体颗粒尺寸/m再生耗气量/%再生时间/min 2原因分析2.1初步判断干燥器无问题(正常)排除法压缩空气管路冻结的原因是空气带水,首先检查压缩空气的干燥效果,发现微热吸附式干燥器出口、切换排气阀处积存大量积水,初期认为干燥剂失效引起干燥器干燥出力低,于是更换全部8台空压机干燥器的干燥剂,效果不佳。进而发现干燥器入口除油水过滤器、前置过滤器、空压机出口气水分离器底部排水阀排水量大。同时运行空压机油滤器频发压差大报警,进而检查油质有劣化趋势,油中含水超标,但是检查空压机冷却器完整无漏泄。深入空压机现场细心观察,发现管路结冰的原因是空压机出口气水分离器处有大量积水,大量液态水进入干燥器,大大超出了干燥器的干燥出力,使其超负荷运行,水分被带往后边的空气管路,使外供压缩空气含水,冬季遇冷而冻结。

  2.2生产现象问题症结应该还是在空压机本身。但是检查空压机电机运行电流38A,进出口各部位压力、温度等参数均正常,联系空压机厂家到现场确认所有8台空压机均运行正常,没发现任何问题。经过长时间的跟踪观察发现:在春秋2个季节,空压机出口气水分离器处冷凝水量很少甚至没有,即使夏季也只不过每天短时间排次冷凝水,压缩空气系统运行正常;只有进入冬季采暖期,而且环境越冷时,此处冷凝水量越大,超出干燥器出力,大量液态水被带往后边的空气管路,外供压缩空气分支末端因环境温度降低,使空气中部分冷凝水再次析出而逐渐挂霜最后管路冻结堵塞。

  2011年冬季采暖期再次出现了这个现象,压缩空气管路频繁冻结。2011年11月,8空压机出口气水分离器底部冷凝水排水量比其他运行空压机明显变少,而且连续几天都是水量很少。经过对比检查发现是8空压机隔音罩与室外相连的进风口的防冻封闭棉布帘掉落所引起的。

  2.3原因分析该空压机采用专业隔声罩全封闭结构,电动机、压缩机顶部各有一进风口,顶部中间装有一排风扇和可切换至室内或室外挡板的排风口,具有良好的隔音散热效果。

  2009年冬季投运后,由于机组故障率较高,供暖效果较差,空压机室地处厂区空旷的最北端室内温度仅能保持在°C左右,同时空压机也随着机组不定期启停没有长周期多台运行,结果多次发生空压机冷却器冻结引发冷却水压力低于0.不能启动。因为8台空压机封闭隔音罩的2个进风口均安装在空压机室北侧墙上,空压机封闭隔音罩2个进风口由于没有挡板隔离使寒冷的西北风直接进入停止运行的空压机封闭罩内造成冷却器冻结。于是采取了相应的防冻措施:进入冬季后将8台空压机封闭隔音罩2个室外进风口均用棉布帘在墙外封堵严实,出风口档板切换至室内,空压机隔音罩柜门全部打开。这样一来,室外冷风进不来,空压机运行产生的大量热量被排放到封闭的空压机室内,起到了很好的防冻效果,空压机冷却器再也没有发生冻结现象。这种防冻措施被作为机组冬季防冻例行工作来执行,到次年3月份再将棉布帘拆除恢复原运行状态。

  正是这项所谓有效的防冻措施导致了空压机冬季产水量大的真正原因。随着机组运行逐渐稳定,厂区供暖情况趋于好转且稳定,空压机室内环境温度由当初不足0C逐渐提升稳定在30C.进入冬季,门窗关闭,空压机室成为个封闭的空间,由于冬季暖器系统投入以及空压机本身热排气排到室内共同作用下,室内环境温度高达30C,而且天气越冷供暖效果越好室内温度也越高,由于空压机隔音罩柜门全部打开,空压机吸入的气源就是空压机室内的热空气。

  根据空气热工水蒸气含湿表查得在1个标准大气压下,相对湿度为60%的30C空气含湿量为30.32g/m3,-20C的空气含湿量为0.97g/m3,每台空压机出力为62.3m3/min,则每小时每台空压机吸入室内热风产生的水量为:62.3x60x30.32=113.336kg;吸入室外零下20C的自然冷风产生的水量为:62.3x60x0.97之差为:113.336-3.625=109.7kg.其次是干燥器自动疏水器、空压机气水分离器排出的大量水散布在室内地面及地沟内又被蒸发到室内热空气中,造成室内空气相对湿度大幅增加。如此循环,空压机产生的压缩空气含水量只能越来越多。虽然空压机后面的干燥除水设施排掉部分液态水,但由于此时空压机后的压缩空气产生的液态水超过干燥设施出力,升压后的压缩空气相对温度明显增大,同时冬季环境温度明显低于外供压缩空气管路内的空气露点温度,随着空压机出口的空气热量的逐渐散失,部分压缩空气管路分支内的气态水分逐渐冷凝呈霜状析出挂结在管路的内壁上,渐渐地将部分管径较细的压缩空气管路堵塞冻结,危及机组安全运行。

  春秋季节空压机吸入室外干燥的自然风,产生的压缩空气含水量很低,般情况,环境温度在10°C左右,均高于压缩空气的露点温度,外供压缩空气管路内的空气水分不会析出,所以春秋季节压缩空气管路内很干燥;而夏季空压机虽然吸入相对湿度很大的潮湿空气,产生大量的液态水分,经过多道气水分离器、过滤器、干燥器等除水设施,外供压缩空气管路内的空气所含水分所剩无几,基本呈气态存在于空气中,最重要的是夏季环境温度很高,远远高于压缩空气的露点温度,压缩空气管路内的气态水分不会析出,只是空气的相对湿度较大,所以夏季压缩空气管路内只有微量的液态水,对压缩空气用户危害很小。

  冬季寒冷干燥的空气相当于在空压机入口安装了1台免费的冷冻式干燥机。

  3解决措施由于压缩空气系统的重要性,为谨慎起见,先将1、8空压机2个吸风口上棉布帘拆除,关闭2台空压机的所有隔音罩柜门,保证空压机完全吸入室外干燥的自然风,效果显著。将其余6台空压机入口防冻棉布帘全部拆除,只是当空压机停止运行时,则需要人为打开封闭的隔音罩柜门防止冷却器内的水冻结。

  4解决问题带来的安全经济效益8台空压机全部改为吸入室外自然风后,检查每台空压机出口气水分离器大量喷水的现象没有了,可以说是一点水也没有了,往日空压机室地面到处积水,臭味扑鼻的恶劣现象也没有了。如此经过近1个月的分析实践,这项技术难题的解决带来了很好的安全经济效益。

  消除安全隐患。从根本上解决了冻管以及空气带水引起机组跳闸问题。

  节约大量厂用电,减轻生产成本。关闭了大量防冻排气减少了无谓地浪费,停用了2台空压机,保证了空压机足够备用容量,取消了新增2台空压机的购买计划,降低厂用电率0.25%~0.4%.延长设备使用寿命。吸入室外冷风,使空压机本体、油气分离器温度由88C降至78C,延长空压机润滑油、干燥剂的更换周期,节约生产成本。

  厂家说明书标注T1每增加10C空压机能耗增加保证了环保指标S2排放合格,杜绝了因输送空气带水引起的石灰石输送管路堵塞、压力变送器失灵等故障,确保了石灰石输送畅通。

  减轻了维护、运行人员的工作强度,不再需要人工疏水烤管。

  改善了文明生产环境,消除了空压机室脏臭,厂区噪音。

  5结语压缩空气含水量过大的原因很多,但在压缩空气广泛应用的今天,各种干燥设备或其新技术层出不穷,根据不同用途完全能够达到相应要求的合格空气。

  调兵山发电公司不合理的冬季防冻措施导致压缩空气含水量严重超标引起管路冻结的问题在实际生产应用过程中大量存在,这项疑难杂症的根除对于地处北方寒冷地区空压站的安全经济运行具有很强的实际指导意义和价值。

  -),男,山东海阳人,大学,高级工程师,从事火电厂运行管理工作。

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