冷干機壓縮機結(jié)霜原因分析及處理

趙光鋒 萬國彬

（浙江浙能金華燃機發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江金華321025）

0 引言

某發(fā)電廠有一套M701F4型燃氣輪機蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，壓縮空氣系統(tǒng)配置了3 臺空壓機、1 臺輔助空壓機和2 臺JAL-41M型無熱組合式干燥機。燃氣輪機殼體吹掃用氣、設(shè)備檢修用氣、儀用控制氣源、制氮機氣源等，均由壓縮空氣系統(tǒng)提供。JAL-41M型無熱組合式干燥機主要包括過濾器、冷干機、吸干機三大部分，最高允許進氣溫度為45℃、流量為42.5Nm3/min、工作壓力為0.85 MPa。自從燃氣輪機蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組投產(chǎn)以來，壓縮空氣系統(tǒng)供氣露點值合格，但無熱組合式干燥機中的冷干機在冬季運行時壓縮機結(jié)霜現(xiàn)象嚴重，甚至蒸發(fā)器也會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。

1 干燥機工作流程簡述及主要部件作用

干燥機工作流程如圖1所示，空壓機排氣先進入精密過濾器，通過攔截、慣性、擴散、重力等作用，有效地去除壓縮空氣中含有的液態(tài)水、塵粒以及油，然后進入冷干機中的預(yù)冷器與經(jīng)降溫干燥后的壓縮空氣進行熱交換，使降溫干燥后的壓縮空氣溫度升高，同時降低了進入蒸發(fā)器的壓縮空氣溫度，除去部分水分，使其降至常溫，減輕蒸發(fā)器的工作負荷。壓縮空氣進入蒸發(fā)器內(nèi)與高壓液態(tài)冷媒進行熱交換，被冷卻至5 ℃左右的露點溫度，大部分水分及雜質(zhì)在此被凝結(jié)，經(jīng)過氣水分離器、自動排水器將水分、油分排出，干燥后的壓縮空氣返回到冷干機中的預(yù)冷器，以冷卻濕熱空氣，使其本身溫度得以提高，經(jīng)過冷凍干燥處理的壓縮空氣再依次進入吸干機吸附干燥和除塵過濾器，使壓縮空氣露點溫度、粉塵含量符合要求，同時從吸干機出口取一部分壓縮空氣進入再生塔進行再生。

圖1 干燥機工作流程簡圖

干燥機主要部件作用：

（1）壓縮機：把低溫低壓、以氣態(tài)為主的冷媒劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒劑。

（2）冷凝器：將壓縮機排出的高壓高溫冷媒氣體冷卻成為液態(tài)為主的常溫常壓的冷媒劑。

（3）蒸發(fā)器：吸收壓縮空氣的熱量，起到降溫除水目的，是冷干機的主要換熱部件。壓縮空氣在蒸發(fā)器中被強制冷卻，冷媒會在蒸發(fā)器中發(fā)生相變，由液態(tài)變成氣態(tài)，并吸收壓縮空氣熱量，降低溫度。

（4）熱力膨脹閥：制冷系統(tǒng)中的節(jié)流機構(gòu)，根據(jù)蒸發(fā)器出口氣態(tài)冷媒的過熱度來調(diào)節(jié)閥芯開度，控制進入蒸發(fā)器的冷媒流量。

（5）熱氣旁通閥：蒸發(fā)器回氣管里的低溫低壓氣態(tài)冷媒壓力低于設(shè)定值時，旁通閥門打開，部分高溫高壓氣態(tài)的氟利昂直接進入蒸發(fā)器。

吸干機（再生裝置）配置了2個干燥塔A、B，正常運行時分別起吸附和再生作用。如果B塔處于吸附工作狀態(tài)，則A塔為再生工作狀態(tài)。工作周期設(shè)置為70 min，即冷干機在啟動35 min后，進行第一次切換。無熱型吸干機：通過吸附塔出口的高壓微小氣流逆向流過再生塔，經(jīng)過底部排放口順消音器排出，將吸附劑內(nèi)的水分帶走。無熱組合式干燥機吸附干燥工作周期如表1所示。

表1 無熱組合式干燥機吸附干燥工作周期

2 冷干機壓縮機結(jié)霜原因分析及處理

冷媒高壓測點值取自冷凝器冷媒出口管道，冷媒低壓測點值取自蒸發(fā)器冷媒出口管道。按照JAL-41M型無熱組合式干燥機的設(shè)計規(guī)定：正常運行過程中，冷干機冷媒低壓表指示在0.35～0.45 MPa，冷媒高壓表指示在1.4～1.6 MPa。但是，冷干機冬季運行時冷媒低壓表指示0.3 MPa，冷媒高壓表指示1.1 MPa，均低于設(shè)計標準。由于進入蒸發(fā)器的高壓冷媒壓力低于設(shè)計規(guī)定值，蒸發(fā)器內(nèi)壓縮空氣放熱量與冷媒吸熱量偏離設(shè)計值，冷媒吸熱后，壓力與溫度未上升至設(shè)計值，即蒸發(fā)器回氣管里的低壓冷媒壓力低于設(shè)定值。當冷媒吸熱不足，蒸發(fā)溫度過低，甚至低于周圍環(huán)境空氣的露點溫度，環(huán)境中的水蒸氣在蒸發(fā)器本體上會結(jié)霜。同理，低于設(shè)計值的低壓低溫冷媒進入壓縮機后，壓腔一側(cè)的鋼制外殼的溫度很低，如果冷干機壓縮機的外殼溫度低于當時環(huán)境空氣的露點溫度時，環(huán)境中的水蒸氣就會在冷干機壓縮機的外殼表面結(jié)成霜。由于冷媒高壓值低于設(shè)計值，發(fā)電廠運行人員聯(lián)系廠家人員對熱器旁通閥進行檢查，確認該閥因蒸發(fā)器回氣管里的低溫低壓氣態(tài)冷媒壓力低于設(shè)定值，已接近全開，屬于正常動作。當外界環(huán)境溫度變化時，冷媒壓力也會變化，冷凝器內(nèi)冷媒與水的交換熱量也會變化，相應(yīng)的冷卻水流量需要調(diào)整。冷凝器的冷卻水由壓力為0.48 MPa的閉式水系統(tǒng)供給，冷卻水管路只設(shè)置了冷干機冷卻水進水閥、冷干機冷卻水進水濾網(wǎng)、冷干機冷卻水回水閥，在任何季節(jié)運行時，冷凝器的冷卻水流量不變。運行人員嘗試將冷凝器冷卻水回水閥關(guān)小，對冷卻水回水量進行調(diào)整后，冷干機運行時的冷媒高壓表指示值上升至1.25 MPa，有明顯提高。

為實現(xiàn)冷媒壓力調(diào)節(jié)自動化，減少人工操作和提高設(shè)備的安全可靠性，發(fā)電廠對冷干機冷凝器冷卻水回水管路進行改造，增設(shè)一只流量自動調(diào)節(jié)閥，型號為WVFX40，并且該調(diào)節(jié)閥信號取自冷媒高壓值測點，通過自動調(diào)節(jié)冷凝器冷卻水回水量，保持冷媒高壓值為1.4 MPa。自冷干機冷凝器回水管路改造后，在冬季運行時，冷媒低壓表指示0.35 MPa，冷媒高壓表指示1.4 MPa，均達到設(shè)計標準，壓縮機、蒸發(fā)器本體再未出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。冷干機冷卻水管路如圖2所示。

3 結(jié)語

圖2 冷干機冷卻水管路

空氣壓縮系統(tǒng)在電廠有著重要作用，冷干機的安全運行，可以保證壓縮空氣系統(tǒng)的供氣品質(zhì)和運行經(jīng)濟性。本文通過對某電廠JAL-41M型無熱組合式干燥機中冷干機壓縮機在冬季運行過程中容易結(jié)霜的原因進行分析，提出了解決措施，對同類型電廠運行人員及相關(guān)專業(yè)人員處理類似問題具有借鑒意義。