空氣壓縮機末級換熱器管線氣阻處理

馮 寶

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

0 引言

中海石油華鶴煤化有限公司3052 項目生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)30萬噸合成氨，52 萬噸大顆粒尿素。空壓機組是公司的A 類設(shè)備，空壓機組的運行負(fù)荷直接決定整套系統(tǒng)的運行負(fù)荷，從而影響公司的經(jīng)濟效益?？諌簷C每一級出口都設(shè)計一臺換熱器，對這一級出口的壓縮空氣進行換熱，降低溫度后再進入到下一級進行壓縮。換熱器的換熱效率決定整個機組的負(fù)荷。換熱器換熱效率低則會造成機組出氣量降低，從而導(dǎo)致運行負(fù)荷降低。換熱器的熱介質(zhì)為壓縮空氣，冷介質(zhì)為循環(huán)水。

1 問題描述

2018 年12 月5 日，空氣壓縮機末級換熱器（E01003）出口工藝氣溫度由32 ℃上升至56 ℃，使系統(tǒng)負(fù)荷降低了10%。

2 原因分析

針對問題，成立專項攻關(guān)小組，充分收集、分析數(shù)據(jù)，通過中控電腦查找數(shù)據(jù)（圖1）顯示：

（1）2018 年11 月15 日—12 月10 日，中控顯示末級換熱器工藝氣出口溫度由32 ℃逐漸上漲至56 ℃。

圖1 中控電腦界面

（2）現(xiàn)場末級換熱器冷介質(zhì)出口，即循環(huán)水回水就地溫度表顯示溫度由48 ℃逐漸上漲至72 ℃。

（3）系統(tǒng)逐漸減負(fù)荷，使系統(tǒng)負(fù)荷降低10%。

3 利用魚骨圖分析原因

（1）循環(huán)水回水帶氣產(chǎn)生氣阻。

（2）冷介質(zhì)溫度高。

（3）冷介質(zhì)流速低。

（4）儀表故障。

（5）室內(nèi)通風(fēng)不暢，導(dǎo)致室溫升高。

4 確定主要因素

（1）通過采集循環(huán)水系統(tǒng)中控電腦數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水溫度和流速在系統(tǒng)運行過程中數(shù)據(jù)平穩(wěn)，溫度曲線在系統(tǒng)運行過程中沒有較大波動?？梢耘懦浣橘|(zhì)溫度高和流速低兩個關(guān)鍵因素。

（2）通過儀表人員進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測和排查，確定儀表運行正常，可以排除儀表故障這個關(guān)鍵因素。

（3）小組成員在現(xiàn)場放置溫度計實測現(xiàn)場溫度，確認(rèn)室溫為23 ℃，且在該室溫下其他換熱器溫度曲線并無異常情況，可以排除通風(fēng)不暢導(dǎo)致室溫升高這個關(guān)鍵因素。

（4）對管線氣阻造成換熱效果差這個關(guān)鍵因素進行排查。小組成員分別打開冷介質(zhì)管線和熱介質(zhì)管線上的排氣閥，發(fā)現(xiàn)冷介質(zhì)管線內(nèi)有氣體排出，說明管線內(nèi)存在氣體。冷介質(zhì)內(nèi)并沒有氣體來源，氣體是從熱介質(zhì)（壓縮空氣）泄漏至冷介質(zhì)（循環(huán)水）中，在管線內(nèi)存留，造成氣阻，導(dǎo)致?lián)Q熱量降低，引起換熱器溫度升高。

5 解決措施

由于整個系統(tǒng)不允許停車，因此降低換熱器溫度必須在線操作。經(jīng)過討論制訂以下方案。

（1）在循環(huán)水回水管線上帶壓開孔，在線安裝閥門，通過管線將水氣排至氣液分離罐。

（2）將氣液分離罐內(nèi)的氣體排向大氣，將液體回收至循環(huán)水塔池內(nèi)。

（3）為防止泄漏量增大，停車檢修時對此換熱器進行更換。

6 具體操作方法和步驟

6.1 預(yù)制工作

（1）為保證循環(huán)水的流量，在管線上準(zhǔn)備安裝DN200 閘閥，并將閘閥打開至全開狀態(tài)。

（2）在閥門進口預(yù)制管法蘭并與此閥門進行連接。

（3）將管法蘭的另一端與循環(huán)水管線進行對比，制作U形口。

（4）選擇兩根M24 的螺桿，保證長度能夠從管法蘭及閥門內(nèi)通過。

（5）制作盲板法蘭，厚度300 mm，保證與DN200 閘閥的法蘭能夠安裝。中間位置開兩個孔，尺寸為Φ25 mm，確保每個孔都能夠穿過M24 的螺桿。制作墊片并將盲板安裝至閘閥出口方向。

（6）確保安裝螺母時，盲板中間孔的墊片尺寸合適。

（7）預(yù)制氣液分離罐Φ2 m、高度1.5 m，材料為碳鋼，壁厚20 mm，進出水方式為上進水下出水。罐體上方開孔作為排氣孔。準(zhǔn)備一個進水閥一個出水閥為DN200 蝶閥。

（8）在室內(nèi)測量尺寸確定罐體安裝位置預(yù)制其他連接管線。

6.2 現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

（1）在末級換熱器冷介質(zhì)出口管線上標(biāo)定開孔位置。

（2）由于開孔處偏高，在開孔處下方搭設(shè)腳手架。

（3）準(zhǔn)備吊裝閥門的手拉葫蘆。

（4）在腳手架周圍搭設(shè)篷布，防止開孔時漏水噴射到周圍其他設(shè)備。

（5）工器具準(zhǔn)備齊全，角磨機及膜片等準(zhǔn)備齊全，接好焊機。

6.3 現(xiàn)場實際操作

（1）帶壓開孔前，確定管線上的開孔位置，畫出開孔輪廓線，并與之前預(yù)制好的接管進行尺寸對比。不僅要確保開孔后能夠焊接上，還要確保管線上取下的這一部分能夠從閥門內(nèi)取出。

（2）利用角磨機，對輪廓線內(nèi)邊緣緩慢進行打磨，邊打磨邊淋水降溫，并用測厚儀進行測厚，待剩余0.10 mm 時停止打磨。

（3）將兩根M24 的螺桿穿入預(yù)制好盲板中間的孔內(nèi)，將閥門、盲板、準(zhǔn)備對口的短管、螺桿進行組裝后，使用手拉葫蘆提起與打磨口進行對接。找出螺桿在開孔處中間需要焊接的位置并進行標(biāo)記。拆除兩根螺桿。

（4）在中間部位將兩根M24 的螺桿一端進行焊接。螺桿要保證從閥門內(nèi)能夠穿出，并能夠從盲板中間的孔穿出。

（5）將閥門及短管等組件，與管線進行焊接，焊接時注意焊口要在打磨口外側(cè)。

（6）焊接短管后，對組件各處螺栓進行緊固。確保閥門與進口短管連接緊固，以及閥門出口處盲板與閥門連接緊固，確保兩根螺桿從整個組件內(nèi)穿過，并從盲板中間的孔穿過。

（7）在螺桿上安裝墊片及螺母，通過反復(fù)緊固產(chǎn)生拉力，錘擊產(chǎn)生推力使打磨處發(fā)生疲勞斷裂。

（8）沿螺桿方向向外抽出螺桿，將螺桿及管線的打磨部分一同從閥門內(nèi)取出。

（9）關(guān)閉閥門。

（10）拆除閘閥出口處的盲板及螺桿等。

（11）連接提前預(yù)制好的管線及氣液分離罐。將氣體排向大氣，液體排至循環(huán)水塔池內(nèi)。

圖2 設(shè)備部件

圖2 為從循環(huán)水管線上通過帶壓開孔取下的部件、螺桿、盲板及螺母。

7 運行效果

安裝分離罐后，工藝氣溫度由56 ℃下降至39 ℃，循環(huán)水出口溫度由70 ℃降至50 ℃，系統(tǒng)運行負(fù)荷100%。

8 后期處理

2019 年6 月30 日，全廠停車，空壓機停運，更換該換熱器。