空壓機站冷凝水排水系統的設計與應用

徐永強

（北京首鋼自動化信息技術有限公司，河北唐山 063000）

前言

首鋼京唐公司共有5 座空壓機站，分別為鐵區空壓站、鋼區空壓站、軋區空壓站、燒結空壓站、小冷軋空壓站；共計27 臺空壓機。5 個空壓站分別把壓縮空氣送至管網，為全公司提供儀表氣、動力氣源等。

空壓機站主要工藝是將空氣過濾、壓縮、脫濕除水送入管網后供各主流程使用。過濾采用紙筒過濾器將灰塵等雜質濾掉，然后經壓縮機壓縮到0.7 MPa 左右，再又經過干燥器脫水得到無塵無水的儀表氣源。空壓機采用美國艾非特公司空氣壓縮機，此空壓機采用三級壓縮，將空氣壓力保持0.65 MPa以上，最高可達0.8 MPa，并采用先進碳封技術，將潤滑油與壓縮空氣隔離，使用戶得到干凈無油的壓縮空氣。

1 冷凝水排水系統設計必要性

由于空氣中含有水分，大氣經過壓縮機壓縮以后產生高溫高壓氣體（壓力0.85 MPa，溫度120 ℃），高溫高壓氣體經過中間冷卻器冷卻后會產生大量冷凝水。

為了確保壓縮空氣的品質，每臺空壓機出口配備一臺余熱再生干燥器，主要用于處理壓縮風中的水分。壓縮空氣經過干燥器冷卻器冷卻后，在干燥器氣液分離器中會分離出大量液態水，另外干燥器塔體底部安裝有泄水管，主要用于干燥器運行當中塔體底部冷凝水排放。

一期設計，將空壓機和干燥器產生的冷凝水經過疏水系統直接排入到管溝，在管溝末端安裝有一臺潛水泵，用于將冷凝水引至生產排水系統。

由于管溝空間狹小，潛水泵無法安裝自動抽水裝置，管溝中的冷凝水都是由操作工根據液位來啟停潛水泵抽取。空壓機站從投產至今已達10年，管溝中的管道和閥門由于長時間冷凝水浸泡，腐蝕情況極其嚴重。

由于冷凝水排放途徑設計不合理，導致管溝中的管路和閥門腐蝕。為了保證給回水管道正常運行，延長管道和閥門使用壽命，我們決定重新設計干燥器和空壓機的冷凝水排放系統。將空壓機和干燥器產生的冷凝水直接引至生產排水系統，確保管溝和冷凝水排放系統保持獨立。

2 冷凝水排水系統設計原理

空壓機和干燥器之間大約跨度為6 m，中間道路下面敷設有電纜，所以空壓機和干燥器需要各自設計冷凝水排放系統。空壓機北側預埋DN200 主排水管道，將DN100 管道接至機組排水點，在每根DN100 管道上預留DN50 預留口。在干燥器南側預埋DN100 主排水管，每根DN100 管道上預留DN50預留口，設備冷凝水排水管接至減壓集水箱。鋼區空壓站設計圖如圖1。

圖1 冷凝水排放系統

空壓機和干燥器的排水管包括直接排放和疏水器排放兩個單元，正常運行時依靠疏水器排放冷凝水，當疏水器故障時，打開旁通管閥門，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。為了避免空壓機排水管路出口出現噴濺，DN200主排水管不帶有壓力，專門設計了一個減壓集水箱。排放管與箱體之間采取軟管連接，操作工在巡檢過程中可以通過擠壓軟管來判斷排水管是否出現堵塞，而且軟管連接還便于檢修。

3 減壓集水箱原理及結構介紹

攜帶冷凝水的壓縮空氣直吹減壓集水箱內壁，在箱內噴濺，由于箱內設置了擋板和除霧器，噴濺的冷凝水被擋在箱內，冷凝水沿著排水管道排至生產排水系統，夾帶著水霧的空氣通過除霧器后從排氣孔排出。為防止雜質進入生產排水系統，在減壓集水箱底部增加過濾網，減壓集水箱結構如圖3。

圖3 減壓集水箱

4 冷凝水回收

在鋼區空壓機站的冷凝水排水系統改造成功經驗之上，結合鐵區空壓機站實際情況對冷凝水進行了回收。鋼區空壓機站冷卻水由煉鋼泵站供應，而鐵區空壓機站冷卻水由站內水泵房自主供給。由于站內水系統循環量小、濃縮倍率較高，導致循環水的硬度、堿度、濁度等指標升的太高，水的結垢傾向增大。為了保證水質指標，通過調節外排水量和補水量來控制指標超標。通過對煉鐵空壓機站冷凝水取樣化驗，結果顯示站內冷凝水指標遠遠好于補水指標，于是決定將站內冷凝水回收。通過回收冷凝水，一可以改變水質，二來還可以減少補水量。鐵區空壓站減壓集水箱見圖4。

圖4 鐵區空壓站減壓集水箱

5 結論

冷凝水排放管路設計完成后，計劃對管溝內的回水管路重新做防腐，對于銹蝕嚴重的閥門進行更換，由于管溝內環境得以改善，延長了管道和閥門的使用壽命。通過對鐵區空壓機站冷凝水回收，改變了冷卻水水質，減少了冷卻水補水量。