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摘要 : 由于空分设备循环冷却水系统水质不好 , 造成冷水机组、冷却器等内部结垢严重 , 导 致设备运行不稳定。根据实际情况 , 将空分设备空气预冷系统的水系统独立设置 , 并对水系统设 备进行防腐、自动控制等改造 , 大大提高了空分设备运行的安全性和稳定性。 前 言 由于各企业水质及工艺管理状况不同 , 在部分 空分设备循环水系统中的空冷塔、水冷塔和冷冻机 等设备中 , 会出现白色颗粒状低温结垢晶体 , 造成 循环水流量减少 , 流通不畅 , 导致换热器堵塞 , 换 热效果下降 , 使空分设备无法正常运行 , 甚至造成 全线停产 , 严重影响钢铁企业的正常生产。 宝钢集团南通钢铁有限公司现有 2 套空分设 备 , 分别为开封空分集团有限公司生产的 4500m³/h 空分设备及杭州制氧机集团有限公司生产的 6500m³/h 空分设备。由于循环水的原因 , 设备运 行存在一些问题 , 影响运行的稳定性。 1 故障原因分析 宝钢集团南通钢铁公司两套空分设备为同时运 行模式 , 分别由制氧区域水泵房两个循环冷却水系 统 (以下简称 : 水系统) 供水。水源为普通的工业 用水 , 水系统一般加缓蚀阻剂防止高温结垢以及杀 菌剂阻止菌藻类繁殖 , 每天的补充量在 250t 左右。由于水的蒸发量较大致使浓缩倍率增高 , 加上药剂 残余量积聚 , 因此结晶周期短 , 低温结垢严重。该 低温结垢物质溶于 60 ℃热水及盐酸类化学药剂。在低温水 ( ≤10 ℃) 中化学物质结垢严重影响空冷 塔、水冷塔和冷冻机等设备运行。 针对空气预冷系统结垢问题 , 对空冷塔、水冷 塔和冷水机组进行了加药处理。长期大量的投加化 学药剂造成 : ①运行费用增高 ; ②空冷塔、冷水机组等腐蚀加重 ; ③对空分设备运行带来重大安全隐患。 2 解决方法 2.1 新水系统的设计方案 原水系统由马鞍山钢铁设计院设计 , 空分设备空气预冷系统与空压机、氧压机、膨胀机和氮压机等设备水源共用。预冷系统对水质的要求相对来讲要高 , 水中的离子浓度越低 , 冷冻水低温结垢的可能性越小 , 因此空气预冷系统需要一个独立供水系统。 根据现有两套空分设备空气预冷系统每小时耗水量的总和及系统用水压力等参数 , 同时考虑有时两套空分设备不同时运行等工况 , 新水系统设计方案如下 : 设计两个水池 , 分别有出水阀 , 中间设置连通阀 , 这样两个水池既可并列运行也可独立运行。水泵设计两台 , 一用一备。4500m3/ h 空分设备空气预冷系统用 1 台 100t 冷却塔 , 6500m3/ h 空分设备空气预冷系统用 2 台 100t 冷却塔 , 并根据本地自来水水质情况在预冷水系统总管道上安装了一台内磁水处理器。选择具有耐腐作用的管道、阀门、泵和冷却塔等设备 , 在长年运行后还可在不停车的状态下对水系统进行化学清洗。 在实际运行中 , 会出现一套空分设备停车检修的情况 , 因此提供给两套空分设备的循环水压力须保持恒定。在水泵自动控制方案中 , 选用了变频器恒压供水方案。同时考虑到预冷系统供水泵一旦发生故障 , 而操作人员又未能及时发现 , 则会发生两套空分设备同时停车的情况 , 对变频器控制回路进行了改造 , 使两台变频器可根据水压大小及运行中变频器的故障状态自动启动 , 大大提高了预冷系统的稳定性及安全性。 新水系统改造方案提出时 , 正值制氧区域 PLC控制系统改造 , 因此 , 预冷系统改造中的仪控系统与 PLC 控制系统进行了合并设计 , 主要有 : ①利用 PLC 控制系统对空气预冷系统两个水池的进水电动阀实现自动控制 , 可根据水池液位的变化随时调节电动阀门的开度 , 保证水位一直在正常状态 ; ②利用现场增加的一台仪表柜 , 将系统中的水压、至 4500m3/ h 和 6500m3/ h 空分设备的水流量、补充水流量、系统供水压力、水泵电机运行状态、电机运行电流及水箱液位等数据全部传送至主控室 , 使整套系统的运行状态在主控室及现场均可随时进行监控 , 并对异常状态进行报警提示 , 大大降低了故障发生率 , 提高了系统运行的稳定性 ; ③为了防止如压缩空气停气等异常情况影响新水系统的正常运行 , 系统液位测量没有采用吹气法 , 而是采用了目前较为先进的超声波液位计 , 减少各种可能影响系统安全运行的不利因素。 空气预冷系统新水系统工艺流程图如图 1 所示(图中粗线部分为新增加的设备) 。
2.2 新水系统改造后的运行效果 空气预冷系统的水系统改造后 , 基本上不再需要加水处理药剂 , 加药剂主要是控制水中的电导率。加强了系统的排污能力 , 在排污的同时也控制了因系统中冷却塔吸入空气中的灰尘而引起的水浊度升高。与原水系统比较 , 新水系统水温低于原来的水温 , 水冷塔、冷水机组冷冻水温也降低了 2 ℃～4 ℃。分子筛纯化系统处理的空气质量提高 , 空气温度下降 , 提高了整个空分设备的产量。 2.3 新水系统改造后解体检查 水系统改造投运 5 个月后对空气预冷系统的设备进行了解体检查 , 主要是水冷塔、冷水机组、空冷塔。检查结果 : 塔内填料无低温结垢 , 冷水机组蒸发器无低温结垢 , 冷冻水泵过滤器无堵塞。空气预冷系统的水系统改造前后的数据见表 1。
3 结束语 此次空气预冷系统的水系统改造 , 从设计、选型、预算、现场施工、调试和投运都做到一次性成功。从运行效果来看 , 也基本达到了系统设计的目的。但在系统完美性上还有所欠缺 , 例如补充水的水质还有待于提高 , 目前在对空气预冷系统的补充水做进一步的改造。 参考文献 : [1 ] 化学工业部化工工艺配管设计技术中心站. 化工管路 手册 [M]. 北京 : 化学工业出版社 , 1986. [2 ] 黄卫星 , 陈文梅. 工程流体力学 [M]. 北京 : 化学工 业出版社 , 2001. [3 ] 陈匡民. 过程装备腐蚀与防护 [M]. 北京 : 化学工业 出版社 , 2001. [4 ] 戴 传 芳 , 孟 世 熙 , 魏 秉 华 , 等. 给 排 水 设 计 手 册 [M]. 中国工业建筑出版社 , 2004 |
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