直接空冷凝汽器系統(tǒng)防凍的應(yīng)用

陳玉進(jìn)，薛凌飛，倪興來，程廣民，沈青，薛帥帥

（1．陜西延長(zhǎng)石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林719000；2．兗州煤業(yè)榆林能化有限公司，陜西 榆林719000）

直接空冷凝汽器系統(tǒng)防凍的應(yīng)用

陳玉進(jìn)1，薛凌飛1，倪興來2，程廣民2，沈青2，薛帥帥2

（1．陜西延長(zhǎng)石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林719000；2．兗州煤業(yè)榆林能化有限公司，陜西 榆林719000）

闡述了直接空冷凝汽器系統(tǒng)低溫運(yùn)行時(shí)的受凍原因，針對(duì)空冷式冷凝汽器系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)防凍的典型難題，提出獨(dú)到見解和解決辦法。

直接空冷凝汽器系統(tǒng)，管束，受凍，防凍

直接空冷凝汽器系統(tǒng) （Air Cooled Conderser，ACC）技術(shù)的日趨完善為富煤缺水性企業(yè)的節(jié)能減排和提高經(jīng)濟(jì)效益指明了新的潛力方向。陜北榆林周邊化工和電力企業(yè)選用大量的ACC，但在春冬季節(jié)投運(yùn)過程中ACC的受凍始終困擾著各企業(yè)。

1 ACC受凍的原因

眾多專業(yè)工程技術(shù)人員公認(rèn)：常規(guī)ACC投運(yùn)過程中受凍直接體現(xiàn)為管束及附屬設(shè)施被凍裂，導(dǎo)致的原因歸結(jié)為3種。

1．1 抽真空系統(tǒng)工作不正常

設(shè)備的設(shè)計(jì)或制造不合理、磨損或工作介質(zhì)不合格，如射水抽氣器的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力過高或過低，水環(huán)泵的冷卻水溫度過高或冷卻水量過小，或者誤操作致使抽真空壓力小于最低控制壓力。

1．2 系統(tǒng)中聚集了空氣等不凝氣

當(dāng)系統(tǒng)有漏氣時(shí)，抽汽系統(tǒng)功能下降，換熱不均勻造成不凝氣在系統(tǒng)中聚集形成低溫死區(qū)。抽汽在系統(tǒng)中的流動(dòng)正常時(shí)應(yīng)該如圖1左所示。但是如果停掉C2風(fēng)機(jī)，C3風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，則C3形成了一個(gè)強(qiáng)冷區(qū)而C2則形同抽汽分配管，從而有可能形成C3管束兩端進(jìn)汽。如果抽汽中含有不凝氣就會(huì)在C3中形成死區(qū)如圖1右所示。在死區(qū)中，蒸汽的含量很少，凝結(jié)放熱效果顯著，很易被降溫到環(huán)境溫度。當(dāng)凝結(jié)水流經(jīng)死區(qū)的時(shí)候就會(huì)被冷卻，甚至在冷區(qū)內(nèi)被冷卻到冰點(diǎn)而結(jié)冰。結(jié)冰的最終唯一結(jié)果就是將管束和附屬設(shè)施凍裂。

1．3ACC在環(huán)境溫度低于3℃時(shí)長(zhǎng)時(shí)間小流量運(yùn)行

理論和實(shí)踐證明，當(dāng)環(huán)境溫度低于3℃、抽汽量低于額定流量的30%時(shí)，ACC運(yùn)行時(shí)間超過2 h，即使風(fēng)機(jī)不運(yùn)行，ACC也會(huì)在自然換熱過程中結(jié)冰而受凍。

2 針對(duì)上述受凍情況的防凍措施

2．1 針對(duì)第一種受凍情況的防凍措施

2．1．1 逐步完善管束等設(shè)備的結(jié)構(gòu)

管束優(yōu)先選用鋼制偏圓，因?yàn)槠珗A管束受凍后會(huì)變成橢圓形，受凍再嚴(yán)重才會(huì)變圓直至脹裂。KD（順流管束數(shù)與逆流管束數(shù)比例）管束比科學(xué)合理；相鄰管束排的鋁翅片間距延風(fēng)向逐級(jí)遞減；在所有的翅片管束上方安裝用于減少和消除自然風(fēng)散熱的百葉窗；定期對(duì)抽真空系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，如檢查不達(dá)標(biāo)需及時(shí)更換；在蒸汽分配管上加裝蝶閥使凝汽器可分段運(yùn)行。

2．1．2 調(diào)整運(yùn)行方式

當(dāng)大氣溫度很低或蒸汽負(fù)荷很小時(shí)，必須通過降低分機(jī)轉(zhuǎn)速使凝汽器保持在規(guī)定值以上，以便抽真空系統(tǒng)可靠地將所有的不凝氣和殘存的蒸汽排出。在正常的氣候或蒸汽負(fù)荷條件下，投運(yùn)自動(dòng)調(diào)節(jié)會(huì)更適合調(diào)速要求。在極端條件下，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速甚至?xí)档偷搅恪?/p>

2．2 針對(duì)第二種受凍情況的防凍措施

2．2．1 保證系統(tǒng)嚴(yán)密性合格

在恒定蒸汽流量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下進(jìn)行真空衰減性試驗(yàn)，而且要定期進(jìn)行，最好每月一次，試驗(yàn)控制的工藝指標(biāo)為壓損低于200 Pa·min-1，極限值為150 Pa·min-1；如果漏氣比較大時(shí)，應(yīng)保持透平機(jī)的高被壓運(yùn)行。在保持抽真空系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)下，系統(tǒng)恢復(fù)到原排汽壓力的時(shí)間應(yīng)小于真空衰減的時(shí)間。

2．2．2 當(dāng)環(huán)境溫度降低到3℃時(shí)對(duì)ACC投運(yùn)自動(dòng)和保護(hù)

投運(yùn)自動(dòng)后軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將按一般程序進(jìn)行6級(jí)逐級(jí)自動(dòng)切換運(yùn)行，這樣凝結(jié)水的過冷保護(hù)、逆流風(fēng)機(jī)的回滿保護(hù)、抽氣過冷保護(hù)以及軸流風(fēng)機(jī)的自身保護(hù)都能根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)程控，有力地避免了人為疏忽而造成不必要的損失。

手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)必須先啟逆流風(fēng)機(jī)，停止時(shí)最后停逆流風(fēng)機(jī)；如果不是所有風(fēng)機(jī)全部投運(yùn)，要將所投運(yùn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在20 Hz以內(nèi)；最好是將所有風(fēng)機(jī)控制在等速運(yùn)行狀態(tài)。

2．2．3 加強(qiáng)巡檢

如果發(fā)現(xiàn)大面積的冷區(qū)，可采取以下針對(duì)性的運(yùn)行方式。如果是逆流管束過冷，則開啟備用真空泵，適當(dāng)降低相鄰順流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；如果是順流管束出現(xiàn)大面積的冷區(qū)，則開啟備用真空泵，適當(dāng)降低該順流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以進(jìn)一步根據(jù)情況慢速倒轉(zhuǎn)順流風(fēng)機(jī)；在抽氣溫度不太冷的前提下，可適當(dāng)提高逆流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

這種操作的核心奧妙是通過降速擠壓管束中的不凝氣，提高逆流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和開啟備用泵抽管束中的不凝氣，當(dāng)冷區(qū)消失后應(yīng)將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)到統(tǒng)一狀態(tài)。

2．3 針對(duì)第三種受凍情況的防凍措施

當(dāng)環(huán)境溫度低于3℃時(shí)，特別是在冷態(tài)下啟動(dòng)空冷設(shè)備時(shí)，ACC的進(jìn)氣量低于額定流量的30%時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間必須短于2 h，而且這個(gè)流量越低，啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)幾何級(jí)倍減。

3 獨(dú)到的冬季防凍措施

（1）減少停運(yùn)風(fēng)機(jī)對(duì)流換熱。對(duì)于被隔離的停運(yùn)列風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)護(hù)網(wǎng)上鋪毯子或木板，可以有效地減少對(duì)流換熱。

（2）加裝系列隔離門。為了防止排汽蝶閥泄漏，可以加裝抽汽隔離門、凝結(jié)水隔離門，已達(dá)到進(jìn)一步隔離管束的目的。但是一定要對(duì)加裝的裝置進(jìn)行嚴(yán)格的補(bǔ)漏和加裝相應(yīng)的伴熱裝置。抽汽隔離閥要盡量采用通徑閥來減小抽汽阻力；投運(yùn)時(shí)一定要先開凝結(jié)水閥后開排氣閥；隔離閥投運(yùn)后要密切監(jiān)控背壓的變化，如果該列長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)而且存在漏氣，該列就可能已處于大氣壓狀態(tài)，投運(yùn)時(shí)對(duì)系統(tǒng)真空的沖擊是很大的。

（3）采用填塞或粘接的方式對(duì)凝結(jié)水下聯(lián)箱加裝保溫以及加裝雙金屬溫度計(jì)。

（4）在冬天停機(jī)后，務(wù)必打開所有凝結(jié)水管路上的疏水閥進(jìn)行導(dǎo)淋和排盡積水。

（5）對(duì)真空泄漏要求特高時(shí)可投運(yùn)在線質(zhì)譜儀檢漏技術(shù)。

（6）巡檢到位才是有效防凍的前提性基礎(chǔ)，確切如下：

（a）真空泵：噪音、振動(dòng)、溫度、有無(wú)泄漏、過多地排水。分離器的水位、閥門和法蘭等地方有無(wú)漏氣，真空泵及其管道的運(yùn)行狀態(tài)等。

（b）空冷島平臺(tái)：風(fēng)墻以及分割墻上的門是否關(guān)閉、擋風(fēng)墻是否漏風(fēng)等。

（c）風(fēng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)單元：包括電機(jī)、風(fēng)機(jī)、減速箱等有無(wú)異常噪音；溫度（用手觸摸或紅外線測(cè)溫槍檢查）是否正常；有無(wú)振動(dòng)和漏油；油位是否正常；檢查風(fēng)機(jī)護(hù)網(wǎng)上；管束內(nèi)側(cè)有無(wú)雜物；冬天檢查風(fēng)機(jī)橋架、風(fēng)機(jī)扇葉上有無(wú)結(jié)冰或結(jié)霜。

（d）管道和管束：用手觸摸溫度情況，是否膨脹過度，有無(wú)水錘現(xiàn)象，檢查恒力支撐、膨脹節(jié)、爆破膜、吊耳、阻尼器等的工作狀況，檢查管束是否變形，最有可能是凍結(jié)變形，注意任何不正常的變形、噪音、漏氣等，肉眼檢查各種測(cè)量?jī)x器等。

（e）電氣設(shè)備：包括變頻器電氣柜和主控制柜：檢查有無(wú)異常噪音、發(fā)熱、焦味等。

（f）巡查人員應(yīng)攜帶對(duì)講機(jī)，隨時(shí)與集控室保持聯(lián)系，如發(fā)現(xiàn)任何重要問題，必要時(shí)在空冷島上緊急停止風(fēng)機(jī)。

（g）巡檢完畢記錄巡檢人、日期、發(fā)現(xiàn)的任何不正常情況，并報(bào)告給調(diào)度和聯(lián)系檢修人員。

（h）在惡劣的天氣條件下，比如低溫、大風(fēng)、大雪、暴雨、霜凍時(shí)，應(yīng)特別注意空冷島的運(yùn)行，還有在負(fù)荷變化比較大的情況下，比如開機(jī)、停機(jī)時(shí)也應(yīng)特別注意原始參數(shù)。

（i）巡查時(shí)應(yīng)注意安全，有足夠的照明設(shè)施。以上是一個(gè)總的巡檢說明，具體到每一臺(tái)設(shè)備，應(yīng)詳細(xì)按照說明書進(jìn)行檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)ACC春冬季節(jié)運(yùn)行時(shí)管束受凍原因的科學(xué)分析及采取有效防護(hù)措施，有力保證了ACC的無(wú)冰凍運(yùn)行，以及所屬透平機(jī)組的長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)和高效運(yùn)行，為北方富煤缺水地區(qū)的企業(yè)和電力、煤化工設(shè)計(jì)院節(jié)能減排開辟新的成功經(jīng)驗(yàn)和思路。

Application of Antifreeze in ACC

CHEN Yu-jin1，XUE Ling-fei1，NI Xing-lai2，CHENG Guan-ming2，SHEN Qing2
（1．Shaanxi Yanchang Petroleum Yulin Coal Chemical Co．，Ltd．，Yulin 719000，China；2．Yanzhou Coal Mining Yulin Energy＆Nhemical Co．，Ltd．，Yulin 719000，China）

TQ 0151.6+1

B

1671-9905（2011）05-0060-02

陳玉進(jìn)（1956-），男，本科，工程師，江蘇江堰人，主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理研究等相關(guān)工作

2011-03-11