空氣壓縮機末級換熱器管線氣阻處理

馮 寶

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

0 引言

中海石油華鶴煤化有限公司3052 項目生產規模為年產30萬噸合成氨，52 萬噸大顆粒尿素。空壓機組是公司的A 類設備，空壓機組的運行負荷直接決定整套系統的運行負荷，從而影響公司的經濟效益?？諌簷C每一級出口都設計一臺換熱器，對這一級出口的壓縮空氣進行換熱，降低溫度后再進入到下一級進行壓縮。換熱器的換熱效率決定整個機組的負荷。換熱器換熱效率低則會造成機組出氣量降低，從而導致運行負荷降低。換熱器的熱介質為壓縮空氣，冷介質為循環水。

1 問題描述

2018 年12 月5 日，空氣壓縮機末級換熱器（E01003）出口工藝氣溫度由32 ℃上升至56 ℃，使系統負荷降低了10%。

2 原因分析

針對問題，成立專項攻關小組，充分收集、分析數據，通過中控電腦查找數據（圖1）顯示：

（1）2018 年11 月15 日—12 月10 日，中控顯示末級換熱器工藝氣出口溫度由32 ℃逐漸上漲至56 ℃。

圖1 中控電腦界面

（2）現場末級換熱器冷介質出口，即循環水回水就地溫度表顯示溫度由48 ℃逐漸上漲至72 ℃。

（3）系統逐漸減負荷，使系統負荷降低10%。

3 利用魚骨圖分析原因

（1）循環水回水帶氣產生氣阻。

（2）冷介質溫度高。

（3）冷介質流速低。

（4）儀表故障。

（5）室內通風不暢，導致室溫升高。

4 確定主要因素

（1）通過采集循環水系統中控電腦數據，發現循環水溫度和流速在系統運行過程中數據平穩，溫度曲線在系統運行過程中沒有較大波動?？梢耘懦浣橘|溫度高和流速低兩個關鍵因素。

（2）通過儀表人員進行現場數據檢測和排查，確定儀表運行正常，可以排除儀表故障這個關鍵因素。

（3）小組成員在現場放置溫度計實測現場溫度，確認室溫為23 ℃，且在該室溫下其他換熱器溫度曲線并無異常情況，可以排除通風不暢導致室溫升高這個關鍵因素。

（4）對管線氣阻造成換熱效果差這個關鍵因素進行排查。小組成員分別打開冷介質管線和熱介質管線上的排氣閥，發現冷介質管線內有氣體排出，說明管線內存在氣體。冷介質內并沒有氣體來源，氣體是從熱介質（壓縮空氣）泄漏至冷介質（循環水）中，在管線內存留，造成氣阻，導致換熱量降低，引起換熱器溫度升高。

5 解決措施

由于整個系統不允許停車，因此降低換熱器溫度必須在線操作。經過討論制訂以下方案。

（1）在循環水回水管線上帶壓開孔，在線安裝閥門，通過管線將水氣排至氣液分離罐。

（2）將氣液分離罐內的氣體排向大氣，將液體回收至循環水塔池內。

（3）為防止泄漏量增大，停車檢修時對此換熱器進行更換。

6 具體操作方法和步驟

6.1 預制工作

（1）為保證循環水的流量，在管線上準備安裝DN200 閘閥，并將閘閥打開至全開狀態。

（2）在閥門進口預制管法蘭并與此閥門進行連接。

（3）將管法蘭的另一端與循環水管線進行對比，制作U形口。

（4）選擇兩根M24 的螺桿，保證長度能夠從管法蘭及閥門內通過。

（5）制作盲板法蘭，厚度300 mm，保證與DN200 閘閥的法蘭能夠安裝。中間位置開兩個孔，尺寸為Φ25 mm，確保每個孔都能夠穿過M24 的螺桿。制作墊片并將盲板安裝至閘閥出口方向。

（6）確保安裝螺母時，盲板中間孔的墊片尺寸合適。

（7）預制氣液分離罐Φ2 m、高度1.5 m，材料為碳鋼，壁厚20 mm，進出水方式為上進水下出水。罐體上方開孔作為排氣孔。準備一個進水閥一個出水閥為DN200 蝶閥。

（8）在室內測量尺寸確定罐體安裝位置預制其他連接管線。

6.2 現場準備工作

（1）在末級換熱器冷介質出口管線上標定開孔位置。

（2）由于開孔處偏高，在開孔處下方搭設腳手架。

（3）準備吊裝閥門的手拉葫蘆。

（4）在腳手架周圍搭設篷布，防止開孔時漏水噴射到周圍其他設備。

（5）工器具準備齊全，角磨機及膜片等準備齊全，接好焊機。

6.3 現場實際操作

（1）帶壓開孔前，確定管線上的開孔位置，畫出開孔輪廓線，并與之前預制好的接管進行尺寸對比。不僅要確保開孔后能夠焊接上，還要確保管線上取下的這一部分能夠從閥門內取出。

（2）利用角磨機，對輪廓線內邊緣緩慢進行打磨，邊打磨邊淋水降溫，并用測厚儀進行測厚，待剩余0.10 mm 時停止打磨。

（3）將兩根M24 的螺桿穿入預制好盲板中間的孔內，將閥門、盲板、準備對口的短管、螺桿進行組裝后，使用手拉葫蘆提起與打磨口進行對接。找出螺桿在開孔處中間需要焊接的位置并進行標記。拆除兩根螺桿。

（4）在中間部位將兩根M24 的螺桿一端進行焊接。螺桿要保證從閥門內能夠穿出，并能夠從盲板中間的孔穿出。

（5）將閥門及短管等組件，與管線進行焊接，焊接時注意焊口要在打磨口外側。

（6）焊接短管后，對組件各處螺栓進行緊固。確保閥門與進口短管連接緊固，以及閥門出口處盲板與閥門連接緊固，確保兩根螺桿從整個組件內穿過，并從盲板中間的孔穿過。

（7）在螺桿上安裝墊片及螺母，通過反復緊固產生拉力，錘擊產生推力使打磨處發生疲勞斷裂。

（8）沿螺桿方向向外抽出螺桿，將螺桿及管線的打磨部分一同從閥門內取出。

（9）關閉閥門。

（10）拆除閘閥出口處的盲板及螺桿等。

（11）連接提前預制好的管線及氣液分離罐。將氣體排向大氣，液體排至循環水塔池內。

圖2 設備部件

圖2 為從循環水管線上通過帶壓開孔取下的部件、螺桿、盲板及螺母。

7 運行效果

安裝分離罐后，工藝氣溫度由56 ℃下降至39 ℃，循環水出口溫度由70 ℃降至50 ℃，系統運行負荷100%。

8 后期處理

2019 年6 月30 日，全廠停車，空壓機停運，更換該換熱器。