空壓機(jī)站冷凝水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐永強(qiáng)

（北京首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司，河北唐山 063000）

前言

首鋼京唐公司共有5 座空壓機(jī)站，分別為鐵區(qū)空壓站、鋼區(qū)空壓站、軋區(qū)空壓站、燒結(jié)空壓站、小冷軋空壓站；共計(jì)27 臺(tái)空壓機(jī)。5 個(gè)空壓站分別把壓縮空氣送至管網(wǎng)，為全公司提供儀表氣、動(dòng)力氣源等。

空壓機(jī)站主要工藝是將空氣過(guò)濾、壓縮、脫濕除水送入管網(wǎng)后供各主流程使用。過(guò)濾采用紙筒過(guò)濾器將灰塵等雜質(zhì)濾掉，然后經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到0.7 MPa 左右，再又經(jīng)過(guò)干燥器脫水得到無(wú)塵無(wú)水的儀表氣源?？諌簷C(jī)采用美國(guó)艾非特公司空氣壓縮機(jī)，此空壓機(jī)采用三級(jí)壓縮，將空氣壓力保持0.65 MPa以上，最高可達(dá)0.8 MPa，并采用先進(jìn)碳封技術(shù)，將潤(rùn)滑油與壓縮空氣隔離，使用戶得到干凈無(wú)油的壓縮空氣。

1 冷凝水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)必要性

由于空氣中含有水分，大氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮以后產(chǎn)生高溫高壓氣體（壓力0.85 MPa，溫度120 ℃），高溫高壓氣體經(jīng)過(guò)中間冷卻器冷卻后會(huì)產(chǎn)生大量冷凝水。

為了確保壓縮空氣的品質(zhì)，每臺(tái)空壓機(jī)出口配備一臺(tái)余熱再生干燥器，主要用于處理壓縮風(fēng)中的水分。壓縮空氣經(jīng)過(guò)干燥器冷卻器冷卻后，在干燥器氣液分離器中會(huì)分離出大量液態(tài)水，另外干燥器塔體底部安裝有泄水管，主要用于干燥器運(yùn)行當(dāng)中塔體底部冷凝水排放。

一期設(shè)計(jì)，將空壓機(jī)和干燥器產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)過(guò)疏水系統(tǒng)直接排入到管溝，在管溝末端安裝有一臺(tái)潛水泵，用于將冷凝水引至生產(chǎn)排水系統(tǒng)。

由于管溝空間狹小，潛水泵無(wú)法安裝自動(dòng)抽水裝置，管溝中的冷凝水都是由操作工根據(jù)液位來(lái)啟停潛水泵抽取?？諌簷C(jī)站從投產(chǎn)至今已達(dá)10年，管溝中的管道和閥門(mén)由于長(zhǎng)時(shí)間冷凝水浸泡，腐蝕情況極其嚴(yán)重。

由于冷凝水排放途徑設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致管溝中的管路和閥門(mén)腐蝕。為了保證給回水管道正常運(yùn)行，延長(zhǎng)管道和閥門(mén)使用壽命，我們決定重新設(shè)計(jì)干燥器和空壓機(jī)的冷凝水排放系統(tǒng)。將空壓機(jī)和干燥器產(chǎn)生的冷凝水直接引至生產(chǎn)排水系統(tǒng)，確保管溝和冷凝水排放系統(tǒng)保持獨(dú)立。

2 冷凝水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

空壓機(jī)和干燥器之間大約跨度為6 m，中間道路下面敷設(shè)有電纜，所以空壓機(jī)和干燥器需要各自設(shè)計(jì)冷凝水排放系統(tǒng)?？諌簷C(jī)北側(cè)預(yù)埋DN200 主排水管道，將DN100 管道接至機(jī)組排水點(diǎn)，在每根DN100 管道上預(yù)留DN50 預(yù)留口。在干燥器南側(cè)預(yù)埋DN100 主排水管，每根DN100 管道上預(yù)留DN50預(yù)留口，設(shè)備冷凝水排水管接至減壓集水箱。鋼區(qū)空壓站設(shè)計(jì)圖如圖1。

圖1 冷凝水排放系統(tǒng)

空壓機(jī)和干燥器的排水管包括直接排放和疏水器排放兩個(gè)單元，正常運(yùn)行時(shí)依靠疏水器排放冷凝水，當(dāng)疏水器故障時(shí)，打開(kāi)旁通管閥門(mén)，直接排放，如圖2。

圖2 冷凝水排水管路

不管是疏水器排放還是直接排放，排放管都帶有一定壓力。為了避免空壓機(jī)排水管路出口出現(xiàn)噴濺，DN200主排水管不帶有壓力，專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)減壓集水箱。排放管與箱體之間采取軟管連接，操作工在巡檢過(guò)程中可以通過(guò)擠壓軟管來(lái)判斷排水管是否出現(xiàn)堵塞，而且軟管連接還便于檢修。

3 減壓集水箱原理及結(jié)構(gòu)介紹

攜帶冷凝水的壓縮空氣直吹減壓集水箱內(nèi)壁，在箱內(nèi)噴濺，由于箱內(nèi)設(shè)置了擋板和除霧器，噴濺的冷凝水被擋在箱內(nèi)，冷凝水沿著排水管道排至生產(chǎn)排水系統(tǒng)，夾帶著水霧的空氣通過(guò)除霧器后從排氣孔排出。為防止雜質(zhì)進(jìn)入生產(chǎn)排水系統(tǒng)，在減壓集水箱底部增加過(guò)濾網(wǎng)，減壓集水箱結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 減壓集水箱

4 冷凝水回收

在鋼區(qū)空壓機(jī)站的冷凝水排水系統(tǒng)改造成功經(jīng)驗(yàn)之上，結(jié)合鐵區(qū)空壓機(jī)站實(shí)際情況對(duì)冷凝水進(jìn)行了回收。鋼區(qū)空壓機(jī)站冷卻水由煉鋼泵站供應(yīng)，而鐵區(qū)空壓機(jī)站冷卻水由站內(nèi)水泵房自主供給。由于站內(nèi)水系統(tǒng)循環(huán)量小、濃縮倍率較高，導(dǎo)致循環(huán)水的硬度、堿度、濁度等指標(biāo)升的太高，水的結(jié)垢傾向增大。為了保證水質(zhì)指標(biāo)，通過(guò)調(diào)節(jié)外排水量和補(bǔ)水量來(lái)控制指標(biāo)超標(biāo)。通過(guò)對(duì)煉鐵空壓機(jī)站冷凝水取樣化驗(yàn)，結(jié)果顯示站內(nèi)冷凝水指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于補(bǔ)水指標(biāo)，于是決定將站內(nèi)冷凝水回收。通過(guò)回收冷凝水，一可以改變水質(zhì)，二來(lái)還可以減少補(bǔ)水量。鐵區(qū)空壓站減壓集水箱見(jiàn)圖4。

圖4 鐵區(qū)空壓站減壓集水箱

5 結(jié)論

冷凝水排放管路設(shè)計(jì)完成后，計(jì)劃對(duì)管溝內(nèi)的回水管路重新做防腐，對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的閥門(mén)進(jìn)行更換，由于管溝內(nèi)環(huán)境得以改善，延長(zhǎng)了管道和閥門(mén)的使用壽命。通過(guò)對(duì)鐵區(qū)空壓機(jī)站冷凝水回收，改變了冷卻水水質(zhì)，減少了冷卻水補(bǔ)水量。