室外蒸汽管網及換熱站設備技術改造

龍傳民

(化工部長沙設計研究院，湖南長沙 410116)

1 原室外蒸汽管網及換熱站流程

熱電廠汽輪機抽汽排放的蒸汽通過室外地溝敷設的φ720×10無縫鋼管蒸汽管線輸送到工藝換熱站。該室外蒸汽管線設置7個波紋補償器，熱電廠到工藝換熱站之間大約為600 m。通過室外蒸汽管線輸送到工藝換熱站的蒸汽在工藝換熱站中的流程為:蒸汽管網(蒸汽接熱電廠)→汽—水換熱器(轉為同蒸汽壓力下的飽和凝結水150℃)→水—水換熱器(降為80℃)→凝結水箱→凝結水泵→凝結水管網(回熱電廠)。工藝換熱站被加熱的工藝用水流程為:外部供水管網(2℃冷水)→換熱站站外玻璃鋼水箱→熱水供應泵→水—水換熱器→汽—水換熱器(出水溫度90℃)→熱水管網→工藝用水點。經過汽—水換熱器、水—水換熱器的蒸汽凝結后的凝結水直接返回到凝結水箱，再由凝結水泵輸送返回到熱電廠重復利用，從而達到節省熱電廠化學水處理的水質處理的費用。相應的室外蒸汽管網流程見圖1。

圖1 室外蒸汽管網流程圖

2 原室外蒸汽管網系統及換熱站存在的問題

1)原設計當室外蒸汽管網停汽后，在打開蒸汽閥門時，易造成水擊現象。距離工藝換熱站處的閥門易沖壞閥門墊。

2)原設計當室外蒸汽管網停汽后，波紋補償器易損壞，造成室外蒸汽管網已更換3個波紋補償器。

3)在主蒸汽管φ720×10上有一個分支蒸汽管，由于施工安裝工人在主蒸汽管上沒有按設計要求安裝上控制閥門，導致主干管上的閥門不好控制，在主蒸汽干管上一旦要求停汽時而停不了蒸汽(蒸汽支管上夏季利用蒸汽給溴化鋰空調機組提供熱源進行制冷，冬天利用蒸汽給采暖汽—水換熱器設備來進行采暖換熱制備出95℃采暖熱水或給空調換熱設備進行空調換熱制備出60℃空調熱水，該蒸汽支管屬于全年使用性負荷)。

4)工藝換熱站汽—水換熱器與水—水換熱器換熱能力不夠，蒸汽凝結成凝結水的能力不足。

5)汽—水換熱器的二次水側的管程管道結垢，造成換熱能力達不到設計要求。

3 問題分析及改造措施

1)通過現場分析，由于閥門墊經常發生水擊被沖壞，工廠機電維修人員將蒸汽管道上的閥門石棉墊全部更改為不銹鋼金屬墊。但是更改后，還是經常發生閥門墊被沖擊現象。于是分析室外總蒸汽管網，發現工廠機電維修人員將原地溝敷設的兩個波紋補償器更換為架空敷設的方形補償器，導致室外蒸汽管網的蒸汽管線坡度不再是只有一個最低點，而是被方形補償器分隔成不同的高低位。通過在蒸汽管線的最低點加疏水裝置，在蒸汽主干管的最高點增加手動放氣閥以確保系統運行安全。

2)由于施工安裝工人在安裝時沒有將波紋補償器按照安裝說明書進行安裝，螺母沒有進行內移，根本起不到熱脹冷縮的補償作用。經過咨詢生產廠家，將波紋補償器上固定波紋的螺桿上的兩個內螺母各向內平移20 mm，共三個波紋節，將波紋補償器的補償能力滿足補償量達到120 mm，從而達到設計要求。

3)主蒸汽管分支處檢查井1的尺寸盡管按照標準圖集上進行設計，但是未留足檢修空間，造成空間不夠以至于安裝公司漏裝DN700的電動調節閥。由于安裝位置不夠，在進行改造的時候，將DN700的電動調節閥安裝在波紋補償器井內(即檢查井2，且波紋補償器檢修井空間比較大)。

4)對汽—水換熱器相關設備的改造如下:a.現場測試表明，汽—水換熱器出口處設置的疏水器出口的低壓凝結水的溫度為110℃，壓力為0.18 MPa(表壓)。此兩個數值都低于設計值(設計汽—水換熱器時其出口均為0.4 MPa(表壓)入口蒸汽的飽和凝結水溫度，實際在汽—水換熱器內部凝結水繼續被工藝水冷卻成為過冷凝結水)。經過分析得出，進入汽—水換熱器的蒸汽量過小，現場改造時加大汽—水換熱器的進口蒸汽管的管徑，將原進蒸汽管的管徑從DN350改造為DN400。b.單臺汽—水換熱器出口疏水器設計流通量在壓差為0.08 MPa(表壓)的情況下，理論疏水量為18 t/h，并聯了三個疏水器，因此并聯的疏水器的總疏水量為3×18=54 t/h。而實際疏水流通量在其疏水倍率為4的情況下疏水量應為90 t/h。顯然所選用的疏水器的流通能力滿足不了要求。此次改造將并聯的三個疏水器更換為容量更大的疏水器，從而保證汽—水換熱器后的疏水器的疏水能正常進入到串聯的下級水—水換熱器中，最終確保蒸汽系統的疏水暢通。

5)經現場測試汽—水換熱器的能力，其換熱能力只有銘牌標識額定能力的70%左右。在現場測試后，工廠機電維修人員打開汽—水換熱器的端蓋后發現越靠近蒸汽進口的二次水側(管程側)結垢越嚴重，后經過酸洗除垢后，汽—水換熱器的換熱能力能達到80%，但是依然達不到汽—水換熱器換熱能力的設計要求。經與汽—水換熱器廠家協商溝通校核后，汽—水換熱器生產廠家承認在選取汽—水換熱器傳熱系數K時選得過大，導致汽—水換熱器的熱交換面積設計得過小。為滿足工藝熱水所需要的換熱能力，廠家同意增加一臺汽—水換熱器設備。為了解決汽—水換熱器結垢現象，在二次水側的入口端增加電子除垢設備從而達到減緩汽—水換熱器結垢的能力。

4 結果評估

改造后，室外蒸汽管網及換熱站設備運行平穩，取得了較好的疏水、換熱效果。根據改造后的實際運行情況，測算節約閥門及波紋補償器的設備更換費用為22萬元/年，節省影響生產費用為400萬元/年?？傇鲂Ы洕鏋?22萬元/年。

5 結語

室外蒸汽管線的管路走向及架空或地溝敷設的合理選擇與檢查井的大小設置，在室外管網的運行與維護當中起著很重要的作用。汽—水換熱器與水—水換熱器串聯時，疏水器的選擇倍率的大小直接關系到汽—水換熱器設備的正常運行。因此，通過精心設計、監理配合現場監督施工，加強設備運行管理，以達到節能運行安全的目的。

［1］朱家法，樊根寶.工藝凝結水回收系統技術改造［J］.乙烯工業，2001，13(2):42.

［2］宋若生，陳維軍，馬吉濤.關于換熱站相關問題的初探［J］.建筑節能，2007(11):17-18.