于曉明
摘 要:空冷器作為汽輪機(jī)輔助系統(tǒng),利用變頻風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng)與空冷器管束換熱,將汽輪機(jī)排汽有效冷凝,維持系統(tǒng)的真空。文章主要闡述空冷器的啟停操作,控制室監(jiān)控內(nèi)容及其操作注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞:空冷器;汽輪機(jī);真空;變頻風(fēng)機(jī)
空冷器是以環(huán)境空氣為冷卻介質(zhì),將管束內(nèi)高溫工藝氣流冷卻或冷凝的設(shè)備。隨著空分設(shè)備的大型化,如60000m3/h空分設(shè)備配套汽輪機(jī)乏汽量大約在140t/h,水冷凝器需要11200t/h冷卻水,而且還需要設(shè)立廢水處理系統(tǒng)[1]。大多煤化工廠區(qū)處于水源缺乏地區(qū),無法提供大量的循環(huán)冷卻水,進(jìn)而常用空冷器來代替水冷殼管式換熱設(shè)備,它主要包括管束、風(fēng)機(jī)、框架、清洗設(shè)備等??绽淦鞯膬?yōu)點(diǎn)是:對(duì)環(huán)境沒有熱污染和化學(xué)污染,空氣腐蝕性小使用壽命長(zhǎng),維護(hù)費(fèi)用低,一旦風(fēng)機(jī)斷電仍有30-40%的自然冷卻(圖1)。
1 空冷器流程簡(jiǎn)述
大唐阜新公司空分分廠壓縮機(jī)組,配套空冷器于2013年7月23日汽輪機(jī)調(diào)試一同調(diào)試,設(shè)置空冷器以取代水冷卻,將汽輪機(jī)排汽在空冷器管束內(nèi)冷凝,維持整個(gè)系統(tǒng)的真空??绽淦髦饕晒苁崞冾l風(fēng)機(jī),空冷旁路系統(tǒng),清洗設(shè)備,框架,儀電控系統(tǒng)等組成。汽輪機(jī)乏汽經(jīng)兩個(gè)隔離閥K301,K302進(jìn)入空冷器的兩個(gè)屋頂,蒸汽在管束內(nèi)自上而下逐漸冷凝,風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng)帶走管束蒸汽的熱量加速冷凝,冷凝液收集到下聯(lián)箱,送至凝結(jié)水箱通過凝結(jié)水泵送出??绽渑月废到y(tǒng)是將減溫水噴入汽輪機(jī)排氣管道,進(jìn)入空冷器,用于空冷器的防凍堵。
2 空冷器的啟動(dòng)
機(jī)組啟動(dòng)前現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)真空破壞閥門處于關(guān)閉狀態(tài),不凝氣取出管道上導(dǎo)淋關(guān)閉。空冷系統(tǒng)準(zhǔn)備啟動(dòng)之前,先將壓縮機(jī)組熱井、集液箱加水至正常液位,啟動(dòng)凝結(jié)水泵;開啟抽真空系統(tǒng),并確保連續(xù)運(yùn)行,真空小于-76kPa(正常運(yùn)行時(shí)真空控制在-82kPa左右);空冷器屋頂隔離閥、管束隔離閥處于關(guān)閉狀態(tài),變頻風(fēng)機(jī)測(cè)試合格。從空冷器開始建立真空到第一臺(tái)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的過程稱為空冷器的啟動(dòng)階段。機(jī)組啟動(dòng)后,空冷器隔離閥準(zhǔn)備打開,與隔離閥相對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)準(zhǔn)備啟動(dòng),以最低運(yùn)行頻率保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行。環(huán)境溫度低于零下時(shí),空冷器旁路系統(tǒng)應(yīng)在空冷器啟動(dòng)之前及時(shí)投入運(yùn)行,旁路系統(tǒng)是利用節(jié)流降壓后的蒸汽把低溫水通入汽輪機(jī)排汽管線,提高空冷器管束溫度旁路系統(tǒng)能有效防止空冷器的凍堵。
3 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)
汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)過程中,蒸汽入口流量低,進(jìn)入空冷器的蒸汽量相應(yīng)較少,低流量的蒸汽又夾帶著空氣(不凝結(jié)氣體)進(jìn)入空冷器管束,會(huì)造成真空下降,但這是暫時(shí)的,在抽真空系統(tǒng)作用下,真空將會(huì)逐漸恢復(fù)。低速暖機(jī)過程中應(yīng)使用K302前的管束,也就是說空冷器屋頂隔離閥K301、管束隔離閥K302應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。這樣蒸汽在K302前冷凝,F(xiàn)304風(fēng)機(jī)作為獨(dú)立的控制風(fēng)機(jī),不收到隔離閥的影響,調(diào)節(jié)F304風(fēng)機(jī)的頻率以調(diào)整真空,這樣凝結(jié)水過冷度較小,溫度TI303,TI305將接近排氣壓力下的飽和溫度。
汽輪機(jī)正常運(yùn)行過程中,空冷器屋頂隔離閥K301、管束隔離閥K302全開,6臺(tái)風(fēng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài),此時(shí)真空低可能有兩種情況:若凝結(jié)水溫度高,則說明空冷器冷卻效果不好,應(yīng)增加風(fēng)機(jī)變頻,增大進(jìn)入空冷器的蒸汽冷凝量;若凝結(jié)水溫度低,則說明空冷器有漏氣,此時(shí)增大風(fēng)機(jī)頻率,只能使冷凝水溫度過低,真空未必見好,應(yīng)仔細(xì)檢查消除漏點(diǎn)。當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽量超過滿負(fù)荷的70%后,風(fēng)機(jī)逐一投入自動(dòng),以空冷系統(tǒng)的真空來控制風(fēng)機(jī)的變頻輸出。
4 控制室監(jiān)控內(nèi)容
空冷系統(tǒng)是否能夠安全運(yùn)行,很大程度上取決于操作人員應(yīng)對(duì)緊急狀態(tài)的應(yīng)急處理能力和在低溫狀態(tài)下是否準(zhǔn)確監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。凝結(jié)水溫度作為空冷器運(yùn)行監(jiān)控的重要指標(biāo),根據(jù)凝結(jié)水溫度調(diào)整風(fēng)機(jī)變頻。操作過程中,操作員往往只依賴汽輪機(jī)的排汽壓力來調(diào)整風(fēng)機(jī)變頻,這在環(huán)境溫度低的情況下是很危險(xiǎn)的,空冷器凝結(jié)水溫度的高低能夠監(jiān)測(cè)空冷器的運(yùn)行狀況(圖2)。
5 空冷系統(tǒng)停機(jī)
空冷系統(tǒng)停機(jī)是指風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行,隔離閥關(guān)閉。隨著機(jī)組降轉(zhuǎn)速,逐漸降低風(fēng)機(jī)變頻最后停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行。尤其在環(huán)境溫度較低的情況下,機(jī)組停機(jī),蒸汽中斷,進(jìn)入空冷器的蒸汽隨之中斷,風(fēng)機(jī)的運(yùn)行將會(huì)導(dǎo)致管束的凍堵。風(fēng)機(jī)停機(jī)順序與開機(jī)順序相反,隔離閥聯(lián)鎖關(guān)閉之前應(yīng)確認(rèn)風(fēng)機(jī)停止。
6 異常現(xiàn)象分析
空冷器正常運(yùn)行過程中,空冷器旁路真空好于汽輪機(jī)排汽缸處。
正常運(yùn)行時(shí),汽輪機(jī)的乏汽不斷的在空冷器管束內(nèi)冷凝,冷凝處產(chǎn)生負(fù)壓,帶動(dòng)乏汽不斷的流向空冷器,高速氣流在排汽管道內(nèi)流動(dòng),而旁路系統(tǒng)僅僅是個(gè)盲端,就好像抽氣器的不凝氣抽氣口,因而旁路處真空要好。
7 注意事項(xiàng)
根據(jù)空冷器凝水溫度增減風(fēng)機(jī)變頻。啟動(dòng)時(shí)先開隔離閥后啟動(dòng)相應(yīng)風(fēng)機(jī),停機(jī)時(shí)與之相反。環(huán)境溫度低時(shí),應(yīng)先啟動(dòng)旁路系統(tǒng),保證空冷器冷凝蒸汽量,防止汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)過程中蒸汽流量低,在空冷器管束內(nèi)過度冷凝。啟動(dòng)空冷器前應(yīng)將所有溫度聯(lián)鎖切除,關(guān)注凝結(jié)水溫度,待機(jī)組運(yùn)行正常后,根據(jù)投入的隔離閥的順序逐一投入溫度聯(lián)鎖??绽淦鹘⒄婵貢r(shí)間較長(zhǎng),機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng),應(yīng)盡量不要使用破壞真空的方式停止機(jī)器運(yùn)行,避免影響機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間??绽淦髋月废到y(tǒng)的切除應(yīng)隨著汽輪機(jī)的進(jìn)汽量增加緩慢關(guān)小,待汽輪機(jī)進(jìn)汽量正常后,將旁路切除。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)前應(yīng)點(diǎn)動(dòng)測(cè)試風(fēng)機(jī),確認(rèn)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)正常后,停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行,再次啟動(dòng)風(fēng)機(jī),以確保風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行??绽淦鞴苁鴳?yīng)定期進(jìn)行清理,保證翅片無堵塞,通風(fēng)正常。
參考文獻(xiàn)
[1]李化治,孫淑鳳,張華濤.煤化工配套空分設(shè)備特點(diǎn)綜述[J].深冷技術(shù),2014,7:5-6.