表面蒸發(fā)式空冷器運(yùn)行問題及對(duì)策分析

陳建昌 袁國(guó)光 韓向紅

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司能源中心，河北邯鄲 056000）

0.引言

表面蒸發(fā)式空冷器是鋼鐵企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)常用的降溫設(shè)備，廣泛應(yīng)用于高爐等工序，使用于閉路脫鹽循環(huán)水系統(tǒng)，利用流動(dòng)的空氣、噴淋水與循環(huán)水的熱交換來達(dá)到降溫的目的。循環(huán)水在空冷器管束中通過，噴淋冷卻水從管束上方從上而下噴淋到管束上，形成一層薄水膜，同時(shí)空冷器上部風(fēng)機(jī)進(jìn)行空氣抽吸，空氣從下方往上橫掠過管束的表面，管束表面的薄水膜迅速蒸發(fā)汽化，帶走大量的汽化潛熱，汽化飽和的濕空氣被風(fēng)機(jī)抽吸到大氣中，噴淋冷卻水、閉路循環(huán)水、空氣形成交叉錯(cuò)流，加大加速了閉路循環(huán)水的降溫效果。通過表面蒸發(fā)式空冷器的工作原理可以判斷，噴淋冷卻水、閉路循環(huán)水管束、風(fēng)機(jī)抽吸是設(shè)備的主要構(gòu)成單元，也是生產(chǎn)運(yùn)行的控制關(guān)鍵。

1.運(yùn)行常見問題

1.1 管束外部結(jié)垢

表面蒸發(fā)式空冷器管束通常采用銅管、不銹鋼管、碳鋼管，管束外表面薄水膜蒸發(fā)汽化過程中，噴淋冷卻水中Ga2+、Mg2+離子富集在管束外表面極易結(jié)垢，結(jié)垢后在管束表面形成一層致密的隔熱層，對(duì)空冷器換熱降溫效果影響很大，一般噴淋冷卻水濃縮倍數(shù)一般在3.0～4.0，造成結(jié)垢速度很快，極大降低了空冷器換熱效率，是空冷器生產(chǎn)運(yùn)行控制中存在最大的問題[1]。以下是某鋼廠高爐閉路系統(tǒng)噴淋冷卻水水質(zhì)指標(biāo)分析，見表1。

表1 某鋼廠高爐閉路系統(tǒng)噴淋冷卻水水質(zhì)指標(biāo)分析

1.2 冬季運(yùn)行問題

表面蒸發(fā)式空冷器冬季運(yùn)行時(shí)，隨著空氣溫度的降低，抽吸風(fēng)機(jī)、噴淋冷卻水運(yùn)行時(shí)間減少，甚至處于停運(yùn)狀態(tài)。隨著鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，部分企業(yè)實(shí)行冬季限產(chǎn)，高爐等主工藝在限產(chǎn)檢修時(shí)，高爐循環(huán)泵站各泵組循環(huán)量將降低、停運(yùn)，此時(shí)空冷器管束內(nèi)循環(huán)水流速降低、流量減少，在北方寒冷地區(qū)空冷器管束存在結(jié)冰凍融破壞的可能，如果空冷器冬季停運(yùn)保養(yǎng)工作不到位，將造成空冷器管束大面積凍壞，會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成很大的影響和損失。

1.3 運(yùn)行調(diào)整存在問題

（1）風(fēng)機(jī)頻繁啟停，尤其在夏季、或高爐等主體工藝調(diào)整工況時(shí)，極易造成風(fēng)機(jī)損壞的設(shè)備故障。（2）噴淋泵組的運(yùn)行不穩(wěn)定，或者將噴淋泵組進(jìn)行節(jié)能改造，噴淋冷卻水流量、壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，噴淋冷卻效果差，直接影響空冷器換熱效果。（3）點(diǎn)檢維護(hù)不到位，例如風(fēng)機(jī)保護(hù)網(wǎng)螺栓銹蝕、風(fēng)機(jī)電機(jī)接線盒腐蝕、空冷器水箱積泥清理不及時(shí)、皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)皮帶輪調(diào)整不規(guī)范、排氣放空管冬季防凍保護(hù)等細(xì)節(jié)工作，也是影響表面蒸發(fā)式空冷器正常運(yùn)行的因素。

2.采取對(duì)策及措施

2.1 管束外部結(jié)垢

（1）噴淋冷卻水水質(zhì)控制。噴淋冷卻水水質(zhì)控制是造成空冷器結(jié)垢的主要因素，從噴淋冷卻水水質(zhì)分析來看，硬度的控制是關(guān)鍵，Ga2+、Mg2+離子富集將造成管束很快結(jié)垢，所以噴淋冷卻水不能追求過高的循環(huán)倍率，一般控制在3.0為宜。現(xiàn)有空冷器噴淋冷卻水系統(tǒng)采用的大多是集中循環(huán)系統(tǒng)，單臺(tái)空冷器噴淋自循環(huán)系統(tǒng)基本已不用，噴淋冷卻泵組與生產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)共用，系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定控制和緩釋阻垢藥劑投加以生產(chǎn)用戶要求水質(zhì)指標(biāo)的為準(zhǔn)，造成空冷器噴淋冷卻水硬度偏高。需在空冷器噴淋冷卻系統(tǒng)單獨(dú)補(bǔ)充一定量的脫鹽水，勾兌后降低系統(tǒng)硬度，提升水質(zhì)指標(biāo)；并定期打開空冷器水箱排污閥門，保持少量的系統(tǒng)排污，對(duì)系統(tǒng)水質(zhì)進(jìn)行置換?？梢宰龅綔p少、延緩空冷器管束外表面污垢的形成，提高管束蒸發(fā)換熱能力，保證表面蒸發(fā)式空冷器運(yùn)行效果。（2）空冷器管束定期清洗。每年入夏前對(duì)空冷器管束進(jìn)行定期清洗，常用清洗方式有兩種：高壓沖洗、化學(xué)藥劑清洗。高壓沖洗采用高壓泵和高壓水槍，打開風(fēng)機(jī)保護(hù)網(wǎng)、收水器，直接對(duì)管束表面進(jìn)行沖洗，沖洗準(zhǔn)備時(shí)間短，對(duì)施工環(huán)境要求簡(jiǎn)單，沖洗快捷，由于管束排列密集，一般只能沖洗表面3～4層管束，內(nèi)部管束沖洗效果較差?；瘜W(xué)藥劑沖洗利用空冷器本身噴淋冷卻系統(tǒng)，安設(shè)藥劑增壓泵，在空冷器水箱注入氨基磺酸等化學(xué)除垢藥劑，加壓對(duì)管束進(jìn)行循環(huán)噴淋酸洗，并適當(dāng)補(bǔ)充化學(xué)藥劑，以達(dá)到剝離管束外表面污垢的目的。但化學(xué)除垢藥劑的濃度要掌握好，控制不當(dāng)會(huì)造成管束腐蝕破壞。建議兩種清洗方式聯(lián)合使用，采用高壓沖洗―化學(xué)清洗―高壓沖洗的順序，除垢效果較理想。（3）水箱定期清理?？绽淦魉涫占苁鴩娏芾鋮s水，收集后排至噴淋冷卻回水主管道，送至開路冷卻塔或回水井，循環(huán)使用。生產(chǎn)運(yùn)行中，空氣粉塵、高爐除塵粉塵、管束剝落的污垢等進(jìn)入空冷器水箱，會(huì)在水箱底部形成積泥，影響噴淋冷卻水水質(zhì)，造成濁度、懸浮物升高，降低噴淋冷卻水降溫效果。因此除采取加大旁濾過濾及反洗外，仍需對(duì)空冷器水箱定期進(jìn)行清理，每臺(tái)空冷器水箱清理周期不宜超過1個(gè)月，各臺(tái)空冷器水箱輪流停水清理，夏季適當(dāng)增加頻率[2]。

2.2 冬季運(yùn)行問題

（1）冬季長(zhǎng)時(shí)間停用。冬季表面蒸發(fā)式空冷器停運(yùn)保養(yǎng)，管束防凍在北方寒冷地區(qū)是防護(hù)的重點(diǎn)工作。停運(yùn)后，應(yīng)對(duì)空冷器管束、進(jìn)出水支管道打開放空閥，或管道割孔，將脫鹽循環(huán)水徹底放空，防止結(jié)冰凍融破壞。由于空冷器管束運(yùn)行后，管束受重力作用會(huì)出現(xiàn)局部下垂現(xiàn)象，造成放水不徹底，低垂處仍有少量脫鹽循環(huán)水沒有放凈，極易結(jié)冰造成管束凍裂，建議在空冷器管束內(nèi)通入壓縮空氣或氮?dú)猓鹋_(tái)對(duì)空冷器管束進(jìn)行吹掃，將內(nèi)部少量積水進(jìn)行吹除。設(shè)置吹掃頭時(shí)要均勻布置，采用控制閥門調(diào)節(jié)壓縮空氣或氮?dú)鈿饬浚ＷC每一根管束均要吹掃干凈。（2）高爐高水溫運(yùn)行要求。高爐爐況異常，需要進(jìn)行除瘤時(shí)，要求高爐爐體閉路脫鹽循環(huán)水維持在較高的水溫，有時(shí)要求水溫在45℃～50℃，進(jìn)、出水水溫溫降很小甚至沒有溫差。為滿足高爐的要求，可以采取先停運(yùn)空冷器風(fēng)機(jī)和噴淋冷卻水，再調(diào)整空冷器旁通控制閥門的措施，減少空冷器冷卻水量，降低進(jìn)出水溫差。或是對(duì)空冷器進(jìn)風(fēng)口（水箱百葉窗）和空冷器出風(fēng)口（風(fēng)機(jī)護(hù)網(wǎng)處）采取遮蓋措施，空冷器管束箱體形成封閉空間，減少空冷器內(nèi)部空氣流通熱量外逸，減少閉路脫鹽循環(huán)水溫降。（3）冬季風(fēng)機(jī)維護(hù)。冬季風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，空冷器管束表面的薄水膜迅速汽化形成的水蒸氣通過風(fēng)機(jī)罩向上蒸發(fā)，風(fēng)機(jī)電機(jī)長(zhǎng)期暴露在潮濕環(huán)境下，對(duì)電機(jī)接線盒處螺栓、密封墊等部件銹蝕破壞明顯，電機(jī)接線處受潮絕緣降低，如不處理直接開啟風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行，將造成電氣事故。建議將電機(jī)接線盒、密封連接等納入巡檢點(diǎn)檢內(nèi)容，每天進(jìn)行檢查確認(rèn)，提前發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2.3 運(yùn)行調(diào)整存在問題

（1）機(jī)旁操作箱控制。由于空冷器管水膜汽化形成水蒸氣，現(xiàn)場(chǎng)操作箱設(shè)置在空冷器附近，會(huì)很快腐蝕無法使用。建議在空冷器下部集中設(shè)置，采用密封防腐蝕結(jié)構(gòu)，并在操作箱上設(shè)防雨霧設(shè)施。（2）減少頻繁啟停操作。為保證空冷器風(fēng)機(jī)正常使用，應(yīng)避免風(fēng)機(jī)頻繁啟停操作，應(yīng)根據(jù)水溫的變化趨勢(shì)和氣溫情況，提前對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，減少頻繁啟停操作，減少風(fēng)機(jī)和電機(jī)的故障率。（3）噴淋冷卻水量調(diào)整。噴淋冷卻水泵組要根據(jù)空冷器換熱要求，及時(shí)調(diào)整泵組的運(yùn)行方式，保證足夠的循環(huán)水量，在空冷器管束形成薄水膜，從而保證降溫效果。應(yīng)對(duì)空冷器噴淋管噴頭進(jìn)行經(jīng)常性檢查，及時(shí)對(duì)堵塞的噴頭進(jìn)行疏通，破損的噴頭進(jìn)行更換，保證噴淋壓力穩(wěn)定、布水均勻。

3.結(jié)論

針對(duì)表面蒸發(fā)式空冷器生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的常見問題，需采取相應(yīng)的對(duì)策，其中重點(diǎn)為：污垢形成的控制、定期及時(shí)清理；噴淋冷卻水水質(zhì)尤其是硬度的控制；加強(qiáng)日常點(diǎn)檢維護(hù)的管理等。在空冷器生產(chǎn)運(yùn)行中，需加強(qiáng)設(shè)備、工藝管理，針對(duì)性采取相應(yīng)對(duì)策，注重操作調(diào)整管理，才能保證表面蒸發(fā)式空冷器降溫效果，實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽命穩(wěn)定運(yùn)行。