基于汽輪機(jī)空冷器運(yùn)行監(jiān)控

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。空冷器的優(yōu)點(diǎn)是：對環(huán)境沒有熱污染和化學(xué)污染，空氣腐蝕性小使用壽命長，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，維持整個系統(tǒng)的真空。空冷器主要由管束翅片，變頻風(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)兩個隔離閥K301，K302進(jìn)入空冷器的兩個屋頂，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。空冷旁路系統(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

機(jī)組啟動前現(xiàn)場確認(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)備啟動之前，先將壓縮機(jī)組熱井、集液箱加水至正常液位，啟動凝結(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)測試合格。從空冷器開始建立真空到第一臺風(fēng)機(jī)啟動的過程稱為空冷器的啟動階段。機(jī)組啟動后，空冷器隔離閥準(zhǔn)備打開，與隔離閥相對應(yīng)的風(fēng)機(jī)準(zhǔn)備啟動，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，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，帶動乏汽不斷的流向空冷器，高速氣流在排汽管道內(nèi)流動，而旁路系統(tǒng)僅僅是個盲端，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。啟動時(shí)先開隔離閥后啟動相應(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。空冷器建立真控時(shí)間較長，機(jī)組啟動時(shí)間很長，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)組啟動時(shí)間。空冷器旁路系統(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。啟動風(fēng)機(jī)前應(yīng)點(diǎn)動測試風(fēng)機(jī)，確認(rèn)風(fēng)機(jī)啟動正常后，停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，再次啟動風(fēng)機(jī)，以確保風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。空冷器管束應(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.