火力发电厂仪用压缩空气带水带油探究.pdf

S t 。 Y I N 第 。 三期 安徽 电气工程职业技术 学院学报 ～ 。 。 9 _ 一 ．3 V 1 5 N o 3 J OU R N A L O F A N HU I E L E C T R I C A L E N G I N E E R I N G P R O F E S S I ON AL T E C H N I QU E C O L L E G E S e p t e mb e r 2 0 1 0 0 1 ． ． 火力发 电厂仪用压 缩空气 带水 带油探 究 王 海 ， 胡 胜利 ’ 1 ． 马鞍山万能达发 电有 限责任公 司， 安徽 马鞍山 2 4 3 0 5 1 ； 2 ． 安徽 电气工程职业 技术学 院 ， 合肥2 3 0 0 2 2 ； 3 ． 安徽省 电力公司培训中心 ， 合肥2 3 0 0 2 2 摘 要 采用系统分析、 数 学及物理计算的方法， 对火电厂仪 用压缩空气带水带油的原因进行 论证 ， 找 出最主要 原 因， 并有针 对性地 采取 了预 防和 改造 措施 ， 对 改造效果 进行 了分析 与总结 。 关键词 仪 用压缩 空气 ； 带水 带油 ； 干 燥装 置 ； 火力发 电厂 中图分类号 T M 6 2 1 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 - 9 7 0 6 2 0 1 0 0 3 - 0 0 7 8 - 0 3 Th e r ma l P o we r P l a n t I n s t r u me n t Co mp r e s s e d Ai r wi t h Wa t e r a n d Oi l WA NG Ha l ， HU S h e n g l i ’ Ma a n s ha n Wa nn e n gd a Po we r Ge n e r a t i o n Co ．，L t d ．，Ma a n s h a n 2 4 3 05 1，Ch i n a； 2 ．A n h u i E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g P r o f e s s i o n a l T e c h n i q u e C o l l e g e ， H e f e i 2 3 0 0 2 2 ，C h i n a ； 3 ． T r a i n i n g C e n t r e o f A n h u i E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n ，H e f e i 2 3 0 0 2 2 ， C h i n a Abs t r a c t By t h e s y s t e m a n a l y s i s ，ma t h e ma t i c a l a n d p h y s i c a l c a l c u l a t i o n me c a u s e o f t he r ma l p o we r p l a n t i n s t r u me n t c o mp r e s s e d a i r wi t h wa t e r a n d o i l pr o p o s e s p r e v e n t i o n a n d t r a n s f o r ma t i o n me a s u r e s r a n a l y z e s a n d s u mma r i z e s Ke y wo r d s i n s t r u me n t c o mp r e s s e d a i r ；wi t h wa t e r a nd o i l ；d r y i n g d e v i c e s 0前 言 火力发电厂仪用压缩空气系统是重要的空气控制系统 、 气动执行机构的动力来源 ， 随着机组单机容 量的不断扩大以及大量投产 ， 系统相对简单、 可靠性高的压缩空气系统规模越来越大， 对 电厂安全高效 运行的重要性也越来越高。高品质 的压缩空气是保证气动系统可靠工作的关键 ， 对于压缩空气含水 油 原因、 危害和应对措施的分析探讨也就有了实际需要。 1 仪 用压缩 空气 系统 带水带油 原 因 目前国产大中型机组普遍采用螺杆式空气压缩机及其配套 的除油、 干燥设备。这些设备运行效率 的高低 ， 直接关系到压缩空气的品质。 以万能达 发 电公 司为例 ， 万 能达发 电公 司一期 工程 采用 的是 英 格索 兰 E P 2 0 0螺 杆式 空 压机 和广 东 肇庆化工机械厂 Q z c 一2 0压缩空气除油器， A R D 一2 0自热再生干燥装置。 压缩空气 自空压机进 口到用户管网， 将经过 2次除油， 3次除水 ， 理论上压缩空气几乎不含油， 干燥露 点也将小于 一 4 0 ℃ 常压下 。但实际生产 中， 我们发现， 有大量气动执行机构和控制阀门有存水和存油。 通过对压缩空气系统设备做 了大量的检查工作 ， 经分析压缩空气带水带油主要有三个方面的原因。 1 ． 1 设 备本 身存在 隐患 压缩空气系统主机空气压缩机及其配套除油除水设备的健康水平 ， 是直接关系到供气质量最重要 的因素。设备及系统的运行参数不达标 、 设备存在缺陷造成不能投用、 或者 由于基建留存隐患 、 维护不 力等等因素， 使设备不能在设计额定参数下运行， 最终反映在压缩空气带水带油。 这些隐患和缺陷很多 ， 常见的包括空压机油位过高； 空压机油气分离滤网堵塞 ； 回油管滤网堵塞； 油 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 - 2 2 作者简介 王 海 1 9 7 7 ． ， 男， 安徽 马鞍 山人 ， 马鞍山万能迭发 电有限责任公司 ， 助理工程师 ， 从事汽轮机检修 工作。 胡胜利 1 9 7 0 一 ， 男， 安徽安庆人 ， 安徽 电气工程职业技术学院、 安徽省 电力公 司培训 中心， 副教授。 7 8 王 海 ， 胡胜 利 火力发电厂仪用压缩空气带水带油探 究 冷却 器堵 塞 ； 排气 温度 过 高 ； 后 冷却 器冷 却效 果 差 ； 干燥 装 置 干燥 剂 失 效 ； 部分 排 污 管堵 塞 ； 外 置 除 油器 滤芯 失效 等 。 1 ． 2环境 温度 影 响 1 ． 2 ． 1 压 缩空 气含 水量 计 算 大气 中含 有一 定 的水蒸 气 ， 随着 大 气状 态 的变化 ， 大气 中的水 蒸 气 的数 量 、 饱 和程 度 也 在 变化 。压 缩空 气也 有类 似 的变化 。 表 1 不同压力 、 温度下饱和湿空气含水量 g ／ k g干空气 引 自 物理化学数据简 明手 册 第三版 ， 上海科学技术 出版社 在 标 准状 况 P1 0 1 ． 3 2 5千帕 ， T2 7 3 K 下 ， 干 空气 密度 为 1 ． 2 9 3 k g ／n l 。 。根 据 公 式 PP o t 。 p ／ p 0 t 可计算 出非标 准状 况下 干空 气 密度 ， 空气 温度 2 0 c c时干空 气 密度 为 1 ． 2 0 5 k g ／ m ， 4 0 C为 1 ． 1 2 8 k g ／n l 。 表 2不 同温度压 力下 空气密度 k g ／ i n E P 2 0 0空压 机 出气 量 1 2 0 0 m ／ 小 时 ， 在 空压机 标 准工 况下 ， 吸气温 度 2 0 C， 吸气 压力 大气 压 ， 相 对湿 度 6 0 ％， 则每小时吸入空气含有 1 2 ． 7 5 k g水。经过压缩至 0 ． 7 M p a表压力 ， 再冷却至 2 0 ℃， 在冷却面积 一 定的情况下 ， 冷却效果 受冷却器冷却水 温及流量 限制， 取冷却水 温为 1 5 ℃ ， 则压缩空气含水量为 2 ． 6 3 k g ， 多余 的水 会被 冷凝 出来 排放 掉 。 在夏 季 ， 吸 气 温 度 高 ， 我 们 取 值 4 0 ℃ ， 吸 气 压 力 为 大 气 压 ， 相 对 湿 度 6 0 ％ ， 则 1 2 0 0 m 空 气 含 水 3 9 ． 6 7 k g 。同样将空气压缩至 0 ． 7 Mp a表压力 ， 再经过冷却 ， 由于夏季冷 却水 温较 高， 在 3 0 ℃ ～3 5 ℃之 间 ， 那 么 冷却后 压缩 空气 温 度大 约为 4 0 c c 左 右 。计 算得 出此 时压 缩空 气 含水量 为 7 ． 8 4 k g 。 压缩空 气系 统配 套使 用 的 A R D 一2 0自热再 生 干燥 装置 理论 的常压 露点 一4 0 ℃， 查 换算 图表 0 ． 7 Mp a时压力露点为 一1 8 ℃ ， 1 2 0 0 m 压缩空气经过干燥后最终含水量为 0 ． 2 5 k g ， 可知标准工况下需要 去除 2 ． 3 8 k g 水 ， 夏季 工 况下 需要 去 除 7 ． 5 9 k g水 。 1 ． 2 ． 2 A R D 一2 0自热再 生 干燥 装置 干燥 能力 估算 根 据 A R D 一2 0自热 再 生 干燥 装 置 技术 参 数 ， 其 单 筒分 子 筛装 填 量 1 5 0 k g ， 以动 态 吸 附率 5 ％计 算 ， 可 吸附 7 ． 5 k g 水 分 ， 已经不 能 满足 夏季 时去 除 7 ． 5 9 k g 水 分 的要求 。 1 ． 2 ． 3干燥 效果 论 证 对 比夏季 工况 和标 准工 况 可 以看 出 在 夏季 由于空压 机 吸气 温度 高 ， 造 成 吸人 空气 含水量 大 。并且 由于冷却器冷却水温度高 ， 冷却效果不理想 ， 冷却后压缩空气温度高 ， 饱和湿度大增 ， 造成干燥器负载过 大 ， 干燥效 果 下降 ， 数据 显示 空 气实 际含 水量 已经轻 微溢 出 干燥装 置理 论上 的 工作 能力 。 而且在实际运行工况下 ， 随着运行时间的延长 ， 冷却器铜管结垢 ， 冷却效果逐渐下降， 常有干燥装置 进气温度超过 4 0 ℃的情况发生 该型干燥装置设计进气 温度 ≤4 0 C ， 干燥装置分子筛也会渐渐失效 ， 干燥 除湿 能力更 低 。这 些多 出来 的水 分 虽然 单 位时 问 内不是 很多 ， 但 随着 运行 时 间的延 长逐 渐 积聚 ， 将 大大 抬高 压力 露点 。通 过估 算 ， 情况 严 重时 压力 露点 可 能达 到 2 0 C一 3 0 C。压 缩空 气 中的水 分将 随着 环境 温度 的波 动逐 渐冷 凝在 压 缩空 气用 户管 网中 ， 或 者直 接进 入气 动 控制 系统 和气 动执 行机 构 中 。 ． 7 9 安徽 电气工程职业技术学院学报 第十五卷第三期 所 以 ， 通常 情况 下 ， 干燥 装置工 作能力 不足是 压缩 空气带 水最 重要 的原 因。 1 ． 3 压缩 空气 系统管路 布 置不合理 压缩 空气 系统管路 配 管时 ， 必 须保证 管路有 1 。 ～ 2 。 的倾斜 度 ， 最 好每 隔 3 O米安装 一个 排水 阀 ， 以利 管 路 中的凝 结水 排 出 ， 而且管 路压 降不 得超 过 空 压机 设 定压 力 的 5 ％ 。但 实 际上 由于生 产 现场 环境 拥 挤 ， 各种设 备 、 管 道错综 复杂 ， 很 难 自始至终 保证这 一点 。势必 造成 管路 中的冷凝 水不 易排 出 ， 再加 上压 缩空气管道选材为普通碳钢管 ， 抗腐蚀能力差， 各种锈垢混合油水 ， 极易堵塞进气通道 ， 对用户设备安全 运行造成更大的威胁 。 2 仪 用压缩 空气 系统带 水带油 的危 害 火 电厂仪用压缩空气系统供给发电机组控制用气、 气动执行器动力用气 ， 终端用气点能达到 2 0 0个 以上。在某些关键执行器和气动阀门上 ， 对于压缩空气的压力、 品质有更严格的要求 ， 因为它们直接关 系到停 机停炉 ， 万能达 公 司有 因为此类故 障导致 跳机 的记 录 。 压缩空气中的水汽冷凝在整个压缩空气系统中都会发生 ， 冷凝水 的积聚会造成压力降低 。压缩空 气中的油雾还会与水汽一起冷凝 ， 形成乳状液 ， 合成油和矿物油中的添加剂， 会和终端设备 比如仪表、 电 磁阀、 气缸等元件上的橡胶、 塑料制品产生化学反应 ， 影响它们 的使用寿命和安全。 另外应 该知道 ， 要 使管道锈 蚀不发 生 ， 空气 的相对 湿度 要 不 能 大 于 2 ％ 。相 对 湿 度 2 ％ 相 当于压 力 露点 摄 氏零 下 3 0度 ， 而 实际情况 显然达 不 到这 个要 求 。压缩空气 输送 管道 的锈蚀 生成 物增 加 了压缩 空 气中的有害固体颗粒 ， 并和水 、 油 无油润滑空气压缩 机除外 混合在一起形成一种令人讨厌的具有磨 损作用的浆状物 ， 会导致设备的工作效率降低 ， 能源消耗增加 ， 使用寿命缩短。而且固体颗粒和锈垢会 造成控 制 阀堵 塞 ， 由此而造 成 的问题就 更加严 重 。 3应对措 施 通过分析研究 ， 可 以针对性的提出检修办法或者技术改造措施， 以解决压缩空气带水带油的问题。 下 面以万 能达发 电公 司一期工程 为 例。 3 ． I 组织对 空压 机组全 面检查 检修 清洗更换各型滤网， 检查疏水器 ， 确保油气分离器和外置除油器工作正常。清洗油位计并做标记 ， 改变以往油位计模糊不清的状况， 保证油位正常。加强除油器和后冷却器底部排污。经运行一段时间 后检测 ， 压缩 空气基 本不 带油 。 3 ． 2 针对夏季工况下再生干燥装置满足不了使用要求 的情况 ， 采取两步走的措施 第一步， 作为技改项 目对再生干燥装置进行技术改造 ， 原先使用的吸附剂吸附效果差， 已被实际证 明不敷使用 。我们采用吸附效果更好 ， 颗粒强度更高的 5 A 。 分子筛 ， 以提高吸附量 ， 减少破碎颗粒微粒 进入压缩空气管网。同时取消或扩大再生气节流孔板孔径， 加大干燥装置再 生气量 ， 使分子筛再生完 全。以提高干燥装置的工作能力 ， 并使其有一定的安全系数。 第二步清洗各型冷却器， 对后冷却器铜管酸洗， 保证冷却器有 良好 的冷却效果 ， 适时调节冷却水流 量 ， 严格控制冷却器 出口气温不超过 4 0 0 2 ， 使干燥装置进气温度保持在工作范围之 内。 经过一系列改造后检测， 压缩空气压力露点维持在 一 2 0 C以下 ， 基本能够满足使用要求。 3 ． 3 增加疏水器 在压缩空气管网各段低点处增加疏水器 ， 及时排出冷凝水。 4结束语 作为技改项 目， 干燥装置改造早在 2 0 0 5年就在万能达发电公 司完成 ， 其他应对措施也在随后的时 间 ， 利用机组调停的机会作为检修项 目陆续完成。经过这些年长时间运行检测 ， 实践证明采取的措施和 改造 手段是 有效果 的 ， 压 缩空气 带水 带油情 况大 为改 善 ， 仪 用压 缩 空气 品质有 了较 大 的提 高 ， 保 证 了汽 轮发 电机组 安全 、 稳 定 、 高效 的运 行 。 参考 文献 [ 1 ]马鞍 山万能达发 电公司． 锅炉空压机及辅机技术文件[ s ] ． [ 2 ]H． M． 巴龙 ， 等 ． 物理化 学数据 简明手册 第三版 [ M] ．周振 华 ， 译 ． 上 海科 学技 术 出版社 ， 1 9 6 4 ． 【 责任编辑 朱 子】 8 O