一起制氧機組換熱器水側被冷卻塔填料堵塞故障分析

郭 勇，李東彬

(湖南華菱漣源鋼鐵有限公司能源中心制氧車間，湖南婁底鋼城北路 417009)

湖南華菱漣鋼有一套30 000制氧機組，原有2臺冷卻塔風機，為增加高溫天氣的冷卻效果，2013年4月份新增了一套冷卻塔系統，并在4月份進行了試運行工作。2013年5月份之前機組運行穩定，系統各設備換熱器的換熱效果正常，由于5月份之前氣溫仍較低，冷卻塔的水溫較低，保證了各機組的正常換熱，但是5月份之后隨著氣溫的升高，水溫逐漸升高，各機組的換熱效果差的問題逐漸顯現出來，其中空壓機氣體冷卻器換熱后的排氣溫度已達到50℃，已影響到機組的正常運行，現將這一問題進行介紹供同行參考。

1 故障經過

進入5月份以后，氣溫逐漸升高，冷卻塔換熱后的水溫亦隨之升高到28℃左右，各換熱器的換熱效果逐漸變差。空壓機的氣體冷卻器換熱后排氣溫度達50℃，空壓機2臺油冷卻器水全開時油溫在50℃，氧壓機、氮壓機油溫也在45℃以上，同時氮水預冷系統冰機排氣壓力高達1600 kPa，冷卻水全開仍無法降低壓力，冰機運行負荷低，加載受到限制，冷凍水出水溫度偏高。近段時間發現常溫水泵流量低時對進口過濾器進行了清理，發現有較多的冷卻塔填料碎片，同時對油溫較高的中壓氮冷卻器檢查時發現也有較多的填料基本將進口管道堵滿。因此判斷系統水側在換熱器的管束處均被大量填料堵塞，利用檢修機會對機組進行了停機處理。在檢修過程中，由于該冷卻器直徑有2 m，受檢修時間和工作量較大影響并沒有拆開冷卻器端蓋，只拆開2個空氣冷卻器的進水管段。現場情況讓檢查人員吃驚，整個DN350的進口管基本被填料碎片全部堵塞，由于填料碎片具有較大的流通空隙并未使水斷流，經對比整個系統的水流量比原來少了200～300 m3/h左右，再觀察里面的換熱器管束進口和管道內均有一定的填料，僅在2個冷卻器進水端清理出來的填料碎片大約有3m3，同時還帶有一些加藥桶蓋以及一些昆蟲尸體等。對其他的冷卻器檢查同樣發現了大量的填料碎片。均是積聚在換熱器水側的進口管束口。

所有相關管束清理后機組恢復運行，但之后發現仍存在一定量的填料碎片。同時運行點檢發現冷卻塔回水有局部成水柱狀回落到水池，因此決定停止該臺冷卻器運行，進塔檢查情況，經檢修人員從頂部風機口進入，打開頂部擋雨板后發現有十多個冷卻塔噴頭頭部已掉落，水經過噴管未分散而是直接以水柱的形式沖擊冷卻塔的填料，水柱周圍填料已全部擊落形成大坑，可看到最底層的不銹鋼填料板。

2 原因分析

1.新投入的冷卻塔在安裝過程中未能及時將填料碎片清洗干凈，從而在試運行過程中將一定量的填料碎片帶入了循環水系統。于是對新系統停運進行檢查，檢查底部并未發現大量的填料碎片積聚，僅有少量的碎片。新冷卻塔未清理干凈的填料碎片僅是產生填料碎片影響的一小部分。

2.同時原有的冷卻塔也存在一定的老化問題，產生了一定的填料碎片，在經過循環水的不斷循環后，較大的填料碎片逐漸積累在進口管處。

3.噴頭掉落導致回水形成水柱直接沖擊填料應是造成大量填料碎片產生的主要原因，但是噴頭掉落原因需要進行分析，噴頭是塑料材質，與噴管連接采用的是膠粘連方式，類似PVC水管的連接，可能長時間的水流沖擊導致了管道開膠而脫落。同時觀察掉落噴頭均主要集中在一個冷卻塔內，該冷卻塔在距離不到一年前的檢查中并未發現噴頭掉落問題，此次掉落多個噴頭可能期間發生強沖擊所致，該冷卻塔的回水管道在進塔頂處的法蘭位置焊縫曾發生開裂漏水問題，這反應出可能存在較強的沖擊振動導致噴頭脫落。可能有因操作不當導致空冷塔底部無水位的情況下0.46 MPa的空氣經回水管沖擊噴頭的情況發生。

3 處理措施

1.檢修清除各冷卻器的填料碎片，對空壓機、氧壓機的油冷卻器進行了藥劑清洗，確保換熱效果;

2.由于水中仍會有一定的填料碎片，對空壓機和氧壓機油冷卻器的進水管增加一個DN80的閥門抽頭，便于填料積聚時利用水路反沖將碎片沖出，減少拆端蓋處理工作;

3.空壓機氣體冷卻器由于拆端蓋，抽芯處理工作較難，暫觀察開機運行情況;

4.對冷卻塔噴頭進行恢復，并用鋼絲加固，定期對噴頭運行情況進行檢查;

5.做冷卻塔填料更換計劃，停機后更換掉已損壞填料;

6.對氧壓機氣體冷卻器僅進行排污確認水路正常，查看冷卻器換熱溫度基本正常，主要是氧壓機的冷卻器水走的是殼程減少了較小填料碎片的堵塞，但也會有卡在管束中間的碎片情況難以隨水帶出;

7.對水冷塔進水過濾器進行反沖處理;

8.新填料到貨后更換料，同時利用機組停機檢修時將冷卻塔水池及吸水井排空，清理沉積在冷卻塔底部的碎填料以及其他雜物。

4 結束語

處理后機組大部分換熱器可在設計溫度范圍內正常運行，只有空壓機的二級冷卻器排氣溫度45℃仍偏高，與原正常時排氣溫度在35℃有一定差距，說明一部分填料碎片已卡在換熱器管道內，無法隨水流出，造成了換熱器難以恢復到以前的換熱效果，對機組的運行能耗造成影響。該換熱器如要徹底清除管內碎片的堵塞，需要抽芯后疏通，工作量大時間長，受公司用氣需求限制暫不具備處理條件。從本次故障的發生，警示我們當系統存在某一異常現象時，一定不能粗心大意，要徹查問題根本原因，避免對機組運行造成影響。