室外蒸汽管網(wǎng)及換熱站設(shè)備技術(shù)改造

龍傳民

(化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410116)

1 原室外蒸汽管網(wǎng)及換熱站流程

熱電廠汽輪機(jī)抽汽排放的蒸汽通過室外地溝敷設(shè)的φ720×10無(wú)縫鋼管蒸汽管線輸送到工藝換熱站。該室外蒸汽管線設(shè)置7個(gè)波紋補(bǔ)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(wǎng)(蒸汽接熱電廠)→汽—水換熱器(轉(zhuǎn)為同蒸汽壓力下的飽和凝結(jié)水150℃)→水—水換熱器(降為80℃)→凝結(jié)水箱→凝結(jié)水泵→凝結(jié)水管網(wǎng)(回?zé)犭姀S)。工藝換熱站被加熱的工藝用水流程為:外部供水管網(wǎng)(2℃冷水)→換熱站站外玻璃鋼水箱→熱水供應(yīng)泵→水—水換熱器→汽—水換熱器(出水溫度90℃)→熱水管網(wǎng)→工藝用水點(diǎn)。經(jīng)過汽—水換熱器、水—水換熱器的蒸汽凝結(jié)后的凝結(jié)水直接返回到凝結(jié)水箱，再由凝結(jié)水泵輸送返回到熱電廠重復(fù)利用，從而達(dá)到節(jié)省熱電廠化學(xué)水處理的水質(zhì)處理的費(fèi)用。相應(yīng)的室外蒸汽管網(wǎng)流程見圖1。

圖1 室外蒸汽管網(wǎng)流程圖

2 原室外蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)及換熱站存在的問題

1)原設(shè)計(jì)當(dāng)室外蒸汽管網(wǎng)停汽后，在打開蒸汽閥門時(shí)，易造成水擊現(xiàn)象。距離工藝換熱站處的閥門易沖壞閥門墊。

2)原設(shè)計(jì)當(dāng)室外蒸汽管網(wǎng)停汽后，波紋補(bǔ)償器易損壞，造成室外蒸汽管網(wǎng)已更換3個(gè)波紋補(bǔ)償器。

3)在主蒸汽管φ720×10上有一個(gè)分支蒸汽管，由于施工安裝工人在主蒸汽管上沒有按設(shè)計(jì)要求安裝上控制閥門，導(dǎo)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(shí)而停不了蒸汽(蒸汽支管上夏季利用蒸汽給溴化鋰空調(diào)機(jī)組提供熱源進(jìn)行制冷，冬天利用蒸汽給采暖汽—水換熱器設(shè)備來(lái)進(jìn)行采暖換熱制備出95℃采暖熱水或給空調(diào)換熱設(shè)備進(jìn)行空調(diào)換熱制備出60℃空調(diào)熱水，該蒸汽支管屬于全年使用性負(fù)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(jié)成凝結(jié)水的能力不足。

5)汽—水換熱器的二次水側(cè)的管程管道結(jié)垢，造成換熱能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

3 問題分析及改造措施

1)通過現(xiàn)場(chǎng)分析，由于閥門墊經(jīng)常發(fā)生水擊被沖壞，工廠機(jī)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(jīng)常發(fā)生閥門墊被沖擊現(xiàn)象。于是分析室外總蒸汽管網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)工廠機(jī)電維修人員將原地溝敷設(shè)的兩個(gè)波紋補(bǔ)償器更換為架空敷設(shè)的方形補(bǔ)償器，導(dǎo)致室外蒸汽管網(wǎng)的蒸汽管線坡度不再是只有一個(gè)最低點(diǎn)，而是被方形補(bǔ)償器分隔成不同的高低位。通過在蒸汽管線的最低點(diǎn)加疏水裝置，在蒸汽主干管的最高點(diǎn)增加手動(dòng)放氣閥以確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。

2)由于施工安裝工人在安裝時(shí)沒有將波紋補(bǔ)償器按照安裝說明書進(jìn)行安裝，螺母沒有進(jìn)行內(nèi)移，根本起不到熱脹冷縮的補(bǔ)償作用。經(jīng)過咨詢生產(chǎn)廠家，將波紋補(bǔ)償器上固定波紋的螺桿上的兩個(gè)內(nèi)螺母各向內(nèi)平移20 mm，共三個(gè)波紋節(jié)，將波紋補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力滿足補(bǔ)償量達(dá)到120 mm，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3)主蒸汽管分支處檢查井1的尺寸盡管按照標(biāo)準(zhǔn)圖集上進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(dòng)調(diào)節(jié)閥。由于安裝位置不夠，在進(jìn)行改造的時(shí)候，將DN700的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝在波紋補(bǔ)償器井內(nèi)(即檢查井2，且波紋補(bǔ)償器檢修井空間比較大)。

4)對(duì)汽—水換熱器相關(guān)設(shè)備的改造如下:a.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，汽—水換熱器出口處設(shè)置的疏水器出口的低壓凝結(jié)水的溫度為110℃，壓力為0.18 MPa(表壓)。此兩個(gè)數(shù)值都低于設(shè)計(jì)值(設(shè)計(jì)汽—水換熱器時(shí)其出口均為0.4 MPa(表壓)入口蒸汽的飽和凝結(jié)水溫度，實(shí)際在汽—水換熱器內(nèi)部凝結(jié)水繼續(xù)被工藝水冷卻成為過冷凝結(jié)水)。經(jīng)過分析得出，進(jìn)入汽—水換熱器的蒸汽量過小，現(xiàn)場(chǎng)改造時(shí)加大汽—水換熱器的進(jìn)口蒸汽管的管徑，將原進(jìn)蒸汽管的管徑從DN350改造為DN400。b.單臺(tái)汽—水換熱器出口疏水器設(shè)計(jì)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(lián)了三個(gè)疏水器，因此并聯(lián)的疏水器的總疏水量為3×18=54 t/h。而實(shí)際疏水流通量在其疏水倍率為4的情況下疏水量應(yīng)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(lián)的三個(gè)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(jìn)入到串聯(lián)的下級(jí)水—水換熱器中，最終確保蒸汽系統(tǒng)的疏水暢通。

5)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試汽—水換熱器的能力，其換熱能力只有銘牌標(biāo)識(shí)額定能力的70%左右。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后，工廠機(jī)電維修人員打開汽—水換熱器的端蓋后發(fā)現(xiàn)越靠近蒸汽進(jìn)口的二次水側(cè)(管程側(cè))結(jié)垢越嚴(yán)重，后經(jīng)過酸洗除垢后，汽—水換熱器的換熱能力能達(dá)到80%，但是依然達(dá)不到汽—水換熱器換熱能力的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)與汽—水換熱器廠家協(xié)商溝通校核后，汽—水換熱器生產(chǎn)廠家承認(rèn)在選取汽—水換熱器傳熱系數(shù)K時(shí)選得過大，導(dǎo)致汽—水換熱器的熱交換面積設(shè)計(jì)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(tái)汽—水換熱器設(shè)備。為了解決汽—水換熱器結(jié)垢現(xiàn)象，在二次水側(cè)的入口端增加電子除垢設(shè)備從而達(dá)到減緩汽—水換熱器結(jié)垢的能力。

4 結(jié)果評(píng)估

改造后，室外蒸汽管網(wǎng)及換熱站設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，取得了較好的疏水、換熱效果。根據(jù)改造后的實(shí)際運(yùn)行情況，測(cè)算節(jié)約閥門及波紋補(bǔ)償器的設(shè)備更換費(fèi)用為22萬(wàn)元/年，節(jié)省影響生產(chǎn)費(fèi)用為400萬(wàn)元/年?？傇鲂Ы?jīng)濟(jì)利益為422萬(wàn)元/年。

5 結(jié)語(yǔ)

室外蒸汽管線的管路走向及架空或地溝敷設(shè)的合理選擇與檢查井的大小設(shè)置，在室外管網(wǎng)的運(yùn)行與維護(hù)當(dāng)中起著很重要的作用。汽—水換熱器與水—水換熱器串聯(lián)時(shí)，疏水器的選擇倍率的大小直接關(guān)系到汽—水換熱器設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，通過精心設(shè)計(jì)、監(jiān)理配合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督施工，加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行管理，以達(dá)到節(jié)能運(yùn)行安全的目的。

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

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