直接空冷凝汽器系統防凍的應用

陳玉進，薛凌飛，倪興來，程廣民，沈青，薛帥帥

（1．陜西延長石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林719000；2．兗州煤業榆林能化有限公司，陜西 榆林719000）

直接空冷凝汽器系統防凍的應用

陳玉進1，薛凌飛1，倪興來2，程廣民2，沈青2，薛帥帥2

（1．陜西延長石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林719000；2．兗州煤業榆林能化有限公司，陜西 榆林719000）

闡述了直接空冷凝汽器系統低溫運行時的受凍原因，針對空冷式冷凝汽器系統運行時防凍的典型難題，提出獨到見解和解決辦法。

直接空冷凝汽器系統，管束，受凍，防凍

直接空冷凝汽器系統 （Air Cooled Conderser，ACC）技術的日趨完善為富煤缺水性企業的節能減排和提高經濟效益指明了新的潛力方向。陜北榆林周邊化工和電力企業選用大量的ACC，但在春冬季節投運過程中ACC的受凍始終困擾著各企業。

1 ACC受凍的原因

眾多專業工程技術人員公認：常規ACC投運過程中受凍直接體現為管束及附屬設施被凍裂，導致的原因歸結為3種。

1．1 抽真空系統工作不正常

設備的設計或制造不合理、磨損或工作介質不合格，如射水抽氣器的驅動蒸汽壓力過高或過低，水環泵的冷卻水溫度過高或冷卻水量過小，或者誤操作致使抽真空壓力小于最低控制壓力。

1．2 系統中聚集了空氣等不凝氣

當系統有漏氣時，抽汽系統功能下降，換熱不均勻造成不凝氣在系統中聚集形成低溫死區。抽汽在系統中的流動正常時應該如圖1左所示。但是如果停掉C2風機，C3風機滿負荷運行，則C3形成了一個強冷區而C2則形同抽汽分配管，從而有可能形成C3管束兩端進汽。如果抽汽中含有不凝氣就會在C3中形成死區如圖1右所示。在死區中，蒸汽的含量很少，凝結放熱效果顯著，很易被降溫到環境溫度。當凝結水流經死區的時候就會被冷卻，甚至在冷區內被冷卻到冰點而結冰。結冰的最終唯一結果就是將管束和附屬設施凍裂。

1．3ACC在環境溫度低于3℃時長時間小流量運行

理論和實踐證明，當環境溫度低于3℃、抽汽量低于額定流量的30%時，ACC運行時間超過2 h，即使風機不運行，ACC也會在自然換熱過程中結冰而受凍。

2 針對上述受凍情況的防凍措施

2．1 針對第一種受凍情況的防凍措施

2．1．1 逐步完善管束等設備的結構

管束優先選用鋼制偏圓，因為偏圓管束受凍后會變成橢圓形，受凍再嚴重才會變圓直至脹裂。KD（順流管束數與逆流管束數比例）管束比科學合理；相鄰管束排的鋁翅片間距延風向逐級遞減；在所有的翅片管束上方安裝用于減少和消除自然風散熱的百葉窗；定期對抽真空系統設備進行保養，如檢查不達標需及時更換；在蒸汽分配管上加裝蝶閥使凝汽器可分段運行。

2．1．2 調整運行方式

當大氣溫度很低或蒸汽負荷很小時，必須通過降低分機轉速使凝汽器保持在規定值以上，以便抽真空系統可靠地將所有的不凝氣和殘存的蒸汽排出。在正常的氣候或蒸汽負荷條件下，投運自動調節會更適合調速要求。在極端條件下，風機轉速甚至會降低到零。

2．2 針對第二種受凍情況的防凍措施

2．2．1 保證系統嚴密性合格

在恒定蒸汽流量和風機轉速下進行真空衰減性試驗，而且要定期進行，最好每月一次，試驗控制的工藝指標為壓損低于200 Pa·min-1，極限值為150 Pa·min-1；如果漏氣比較大時，應保持透平機的高被壓運行。在保持抽真空系統運行的狀態下，系統恢復到原排汽壓力的時間應小于真空衰減的時間。

2．2．2 當環境溫度降低到3℃時對ACC投運自動和保護

投運自動后軸流風機轉速將按一般程序進行6級逐級自動切換運行，這樣凝結水的過冷保護、逆流風機的回滿保護、抽氣過冷保護以及軸流風機的自身保護都能根據實際情況實現自動程控，有力地避免了人為疏忽而造成不必要的損失。

手動啟動時必須先啟逆流風機，停止時最后停逆流風機；如果不是所有風機全部投運，要將所投運風機轉速控制在20 Hz以內；最好是將所有風機控制在等速運行狀態。

2．2．3 加強巡檢

如果發現大面積的冷區，可采取以下針對性的運行方式。如果是逆流管束過冷，則開啟備用真空泵，適當降低相鄰順流風機的轉速；如果是順流管束出現大面積的冷區，則開啟備用真空泵，適當降低該順流風機的轉速，可以進一步根據情況慢速倒轉順流風機；在抽氣溫度不太冷的前提下，可適當提高逆流風機的轉速。

這種操作的核心奧妙是通過降速擠壓管束中的不凝氣，提高逆流風機轉速和開啟備用泵抽管束中的不凝氣，當冷區消失后應將風機轉速恢復到統一狀態。

2．3 針對第三種受凍情況的防凍措施

當環境溫度低于3℃時，特別是在冷態下啟動空冷設備時，ACC的進氣量低于額定流量的30%時，啟動時間必須短于2 h，而且這個流量越低，啟動時間應幾何級倍減。

3 獨到的冬季防凍措施

（1）減少停運風機對流換熱。對于被隔離的停運列風機，風機護網上鋪毯子或木板，可以有效地減少對流換熱。

（2）加裝系列隔離門。為了防止排汽蝶閥泄漏，可以加裝抽汽隔離門、凝結水隔離門，已達到進一步隔離管束的目的。但是一定要對加裝的裝置進行嚴格的補漏和加裝相應的伴熱裝置。抽汽隔離閥要盡量采用通徑閥來減小抽汽阻力；投運時一定要先開凝結水閥后開排氣閥；隔離閥投運后要密切監控背壓的變化，如果該列長時間停運而且存在漏氣，該列就可能已處于大氣壓狀態，投運時對系統真空的沖擊是很大的。

（3）采用填塞或粘接的方式對凝結水下聯箱加裝保溫以及加裝雙金屬溫度計。

（4）在冬天停機后，務必打開所有凝結水管路上的疏水閥進行導淋和排盡積水。

（5）對真空泄漏要求特高時可投運在線質譜儀檢漏技術。

（6）巡檢到位才是有效防凍的前提性基礎，確切如下：

（a）真空泵：噪音、振動、溫度、有無泄漏、過多地排水。分離器的水位、閥門和法蘭等地方有無漏氣，真空泵及其管道的運行狀態等。

（b）空冷島平臺：風墻以及分割墻上的門是否關閉、擋風墻是否漏風等。

（c）風機及其驅動單元：包括電機、風機、減速箱等有無異常噪音；溫度（用手觸摸或紅外線測溫槍檢查）是否正常；有無振動和漏油；油位是否正常；檢查風機護網上；管束內側有無雜物；冬天檢查風機橋架、風機扇葉上有無結冰或結霜。

（d）管道和管束：用手觸摸溫度情況，是否膨脹過度，有無水錘現象，檢查恒力支撐、膨脹節、爆破膜、吊耳、阻尼器等的工作狀況，檢查管束是否變形，最有可能是凍結變形，注意任何不正常的變形、噪音、漏氣等，肉眼檢查各種測量儀器等。

（e）電氣設備：包括變頻器電氣柜和主控制柜：檢查有無異常噪音、發熱、焦味等。

（f）巡查人員應攜帶對講機，隨時與集控室保持聯系，如發現任何重要問題，必要時在空冷島上緊急停止風機。

（g）巡檢完畢記錄巡檢人、日期、發現的任何不正常情況，并報告給調度和聯系檢修人員。

（h）在惡劣的天氣條件下，比如低溫、大風、大雪、暴雨、霜凍時，應特別注意空冷島的運行，還有在負荷變化比較大的情況下，比如開機、停機時也應特別注意原始參數。

（i）巡查時應注意安全，有足夠的照明設施。以上是一個總的巡檢說明，具體到每一臺設備，應詳細按照說明書進行檢查。

4 結語

通過對ACC春冬季節運行時管束受凍原因的科學分析及采取有效防護措施，有力保證了ACC的無冰凍運行，以及所屬透平機組的長期安全、經濟和高效運行，為北方富煤缺水地區的企業和電力、煤化工設計院節能減排開辟新的成功經驗和思路。

Application of Antifreeze in ACC

CHEN Yu-jin1，XUE Ling-fei1，NI Xing-lai2，CHENG Guan-ming2，SHEN Qing2
（1．Shaanxi Yanchang Petroleum Yulin Coal Chemical Co．，Ltd．，Yulin 719000，China；2．Yanzhou Coal Mining Yulin Energy＆Nhemical Co．，Ltd．，Yulin 719000，China）

TQ 0151.6+1

B

1671-9905（2011）05-0060-02

陳玉進（1956-），男，本科，工程師，江蘇江堰人，主要從事生產技術管理研究等相關工作

2011-03-11