摘   要:空氣壓縮機(jī)在工業(yè)上應(yīng)用極為廣泛，被稱(chēng)為“通用機(jī)械”，是化工生產(chǎn)企業(yè)的重要設(shè)備。在實(shí)際生產(chǎn)中，空氣壓縮機(jī)氣體出口溫度超溫對(duì)空氣壓縮機(jī)出口壓力和氣量影響比較大，出口嚴(yán)重超溫時(shí)，能造成機(jī)組零部件損壞，影響空氣壓縮機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)空氣壓縮機(jī)氣體出口溫度超溫進(jìn)行原因分析和討論，確?？諝鈮嚎s機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

0  前言

開(kāi)祥精細(xì)化工是2005年引進(jìn)的KDONAr－28000/10000/1000型空分設(shè)備。采用深度冷凍法全低壓生產(chǎn)工藝進(jìn)行空氣分離制取氧、氮、氬氣體。裝置將空氣壓縮機(jī)提供的加壓空氣，經(jīng)預(yù)冷、純化，利用膨脹制冷原理提供的冷量使空氣液化，在精餾塔內(nèi)根據(jù)各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾，從而獲得所需的氧、氮、氬產(chǎn)品。由于空壓機(jī)組位于本流程的源頭，它的運(yùn)行好壞直接影響到整個(gè)裝置的安全穩(wěn)定，是確保整個(gè)生產(chǎn)裝置穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。

本廠(chǎng)空氣壓縮機(jī)是由汽輪機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī)?？諌簷C(jī)型號(hào)為RIK100－4(1+1+1+1)，由陜西鼓風(fēng)機(jī)廠(chǎng)制造?？諝饨?jīng)過(guò)四級(jí)壓縮，三段冷卻(內(nèi)置冷卻器)后，將加壓空氣送至空分裝置?？諌簷C(jī)氣體出口溫度設(shè)計(jì)97℃，自2016年開(kāi)始空壓機(jī)氣體出口溫度經(jīng)常發(fā)生超溫現(xiàn)象，可高達(dá)110℃左右。運(yùn)行期間由于空壓機(jī)氣體出口溫度頻繁超溫，出現(xiàn)過(guò)空壓機(jī)平衡盤(pán)泄漏量增大、出口壓力低、氣量小，造成系統(tǒng)無(wú)法高負(fù)荷運(yùn)行的情況。歷年檢修對(duì)空壓機(jī)拆檢也發(fā)現(xiàn)過(guò)空壓機(jī)平衡盤(pán)金屬軟密封(材質(zhì)為巴氏合金)融化變形的情況，嚴(yán)重影響系統(tǒng)負(fù)荷及機(jī)組安全運(yùn)行。

1  超溫事件經(jīng)過(guò)及原因分析

本廠(chǎng)空壓機(jī)氣體出口溫度設(shè)計(jì)97℃，冬季正常運(yùn)行期間，空壓機(jī)氣體出口溫度能夠控制在97℃以下，但夏季環(huán)境溫度高，經(jīng)常性發(fā)生超溫現(xiàn)象。2021年1月11—15日，空壓機(jī)氣體出口溫度由97℃上升至107.7℃。當(dāng)時(shí)大氣環(huán)境溫度－2～2℃，6臺(tái)循環(huán)水泵和9臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，空壓機(jī)氣體出口溫度仍然出現(xiàn)嚴(yán)重超溫。冬季循環(huán)水系統(tǒng)正常啟動(dòng)5臺(tái)泵7臺(tái)風(fēng)機(jī)，在相同負(fù)荷下與同期進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)此工況明顯異?！，F(xiàn)對(duì)影響空壓機(jī)氣體出口溫度的因素進(jìn)行分析，主要有以下幾個(gè)方面。

1.1內(nèi)置冷卻器翅片老化

2016年4月，空壓機(jī)的氣體出口溫度上升至104℃。同年5月大修期間，空壓機(jī)拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)內(nèi)置冷卻器翅片老化嚴(yán)重，出現(xiàn)大量脫落現(xiàn)象。換熱器翅片間夾雜著大量粉末狀物質(zhì)，嚴(yán)重影響換熱器換熱效果。其中二、三級(jí)內(nèi)置冷卻器翅片老化最為嚴(yán)重，對(duì)其更換后空壓機(jī)氣體出口溫度降至94℃左右?？諌簷C(jī)共設(shè)有6個(gè)內(nèi)置冷卻器，目前已更換了其中5個(gè)。一級(jí)南側(cè)換熱器未更換，換熱效果較差，一定程度上影響空壓機(jī)氣體換熱。

1.2內(nèi)置冷卻器水側(cè)存在氣體

空壓機(jī)換熱主要依靠?jī)?nèi)置冷卻器循環(huán)水進(jìn)行換熱，如果內(nèi)置冷卻器水側(cè)存在氣體，則影響換熱效果。對(duì)換熱器水側(cè)進(jìn)行排氣后，氣體出口溫度未發(fā)生明顯變化。同時(shí)對(duì)換熱器進(jìn)行了查漏，也未發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。本次空壓機(jī)氣體出口溫度快速上升，排除換熱器水側(cè)存在氣體的情況。

1.3換熱器列管堵塞

根據(jù)歷年換熱器拆開(kāi)清洗情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)塑料袋、塑料片、水垢等雜物堵塞內(nèi)置冷卻器循環(huán)水進(jìn)口列管的情況，造成進(jìn)水量較小，影響換熱器換熱效果。由于機(jī)組運(yùn)行期間，換熱器無(wú)法進(jìn)行檢查和清洗，此次氣體出口超溫不排除換熱器進(jìn)口堵塞的可能。

1.4儀表問(wèn)題

空壓機(jī)氣體出口溫度采用的是遠(yuǎn)傳溫度進(jìn)行監(jiān)控，信號(hào)在傳輸中可能受到干擾或線(xiàn)頭氧化，導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)誤。經(jīng)電儀人員現(xiàn)場(chǎng)檢查和測(cè)溫，排除儀表故障。

1.5換熱器循環(huán)水閥門(mén)故障

空壓機(jī)內(nèi)置冷卻器直排循環(huán)水池管線(xiàn)需進(jìn)行檢修，工藝人員將三級(jí)內(nèi)置冷卻器回水切至循環(huán)水總管。由于回水閥門(mén)是球閥，長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)行操作，開(kāi)關(guān)比較困難，在操作過(guò)程中工作人員存在暴力開(kāi)關(guān)的情況。當(dāng)三級(jí)內(nèi)置冷卻器回水再次切為直排循環(huán)水池管線(xiàn)后，空壓機(jī)氣體出口溫度未發(fā)生下降情況，懷疑閥門(mén)開(kāi)關(guān)不到位。中控人員觀察氣體出口溫度，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)三級(jí)回水球閥進(jìn)行檢查。經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)此閥門(mén)指示全開(kāi)，而實(shí)際未全開(kāi)。將此球閥恢復(fù)全開(kāi)后，空壓機(jī)氣體出口溫度下降了1.5℃。由此可看出，循環(huán)水閥門(mén)開(kāi)關(guān)不到位，也是影響換熱的因素之一。

1.6空壓機(jī)負(fù)荷大

經(jīng)過(guò)對(duì)比近2個(gè)月空壓機(jī)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷對(duì)換熱器的換熱效果影響較小。自2021年1月11日開(kāi)始，在同等負(fù)荷及氣量下，氣體進(jìn)口溫度和循環(huán)水溫均下降，而氣體出口溫度不降反升，并呈逐步升高趨勢(shì)，同時(shí)凝汽器真空升高比較明顯。凝汽器和內(nèi)置冷卻器循環(huán)水為同一根總管，兩個(gè)換熱效果同時(shí)下降，說(shuō)明是循環(huán)水或換熱器的問(wèn)題，排除空壓機(jī)負(fù)荷大、氣量高對(duì)換熱器的影響。

1.7循環(huán)水問(wèn)題

空壓機(jī)換熱主要依靠循環(huán)水進(jìn)行換熱，循環(huán)水溫度、壓力及水質(zhì)對(duì)內(nèi)置冷卻器換熱效果影響比較大。需要對(duì)換熱器換熱數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)水溫、水壓及水質(zhì)進(jìn)行排查。

由于空壓機(jī)操作畫(huà)面未設(shè)有循環(huán)水壓力監(jiān)控點(diǎn)，無(wú)法判斷循環(huán)水壓力是否有明顯變化。在6臺(tái)水泵正常運(yùn)行的情況下，再啟動(dòng)1臺(tái)循環(huán)水泵，提高循環(huán)水壓力，增大流速，觀察換熱器換熱效果。經(jīng)過(guò)實(shí)際觀察，循環(huán)水壓力提高后，換熱效果未發(fā)現(xiàn)好轉(zhuǎn)，排除循環(huán)水壓力低對(duì)換熱器的影響。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)換熱器循環(huán)水的上水溫度在21℃左右，循環(huán)水溫度正常。通過(guò)對(duì)比循環(huán)水溫差，發(fā)現(xiàn)換熱器溫差略微下降，特別是三級(jí)內(nèi)置冷卻器下降比較明顯。從循環(huán)水溫差上可以判斷出，換熱器換熱效果下降，存在換熱器列管結(jié)垢的情況。數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

從表1可以看出，內(nèi)置冷卻器和凝汽器真空均是從2021年01月11日開(kāi)始出現(xiàn)換熱效果差，氣體出口溫度快速上升的情況。結(jié)合歷年出現(xiàn)過(guò)循環(huán)水水質(zhì)差，造成換熱器列管附有一層黑色黏稠狀物質(zhì)，換熱器換熱效果差，基本上可判斷出循環(huán)水水質(zhì)存在問(wèn)題，造成兩臺(tái)不同的換熱器出現(xiàn)換熱能力下降的情況。

2  針對(duì)空壓機(jī)氣體出口超溫采取的措施

根據(jù)上述研究和分析，基本可以確認(rèn)造成空壓機(jī)氣體出口溫度超溫的原因是循環(huán)水水質(zhì)問(wèn)題。水質(zhì)惡化造成換熱器列管結(jié)垢，換熱效果差，引起空壓機(jī)氣體出口超溫?？諌簷C(jī)出口溫度已達(dá)107.5℃，如果溫度持續(xù)上漲，則很容易造成空壓機(jī)零部件損壞，空壓機(jī)被迫停車(chē)大修。如果停車(chē)處理，對(duì)公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)影響較大。

針對(duì)這一情況，采取措施如下:①打開(kāi)空壓機(jī)內(nèi)置冷卻器回水就地直排導(dǎo)淋，降低循環(huán)水回水壓力，增大上回水壓差，提高換熱效果，降低空壓機(jī)氣體出口溫度。②對(duì)空壓機(jī)內(nèi)置冷卻器進(jìn)行在線(xiàn)反洗。將空壓機(jī)內(nèi)置冷卻器循環(huán)水的上水閥門(mén)快速關(guān)閉，然后立即打開(kāi)內(nèi)置冷卻器循環(huán)水的上水閥后就地導(dǎo)淋。利用循環(huán)水回水對(duì)內(nèi)置冷卻進(jìn)行反沖洗，將內(nèi)置冷卻器內(nèi)雜物和水垢從就地導(dǎo)淋處沖洗出來(lái)。如果換熱器上水管線(xiàn)無(wú)就地導(dǎo)淋，可以聯(lián)系專(zhuān)業(yè)在線(xiàn)開(kāi)孔隊(duì)伍進(jìn)行帶壓開(kāi)孔。③根據(jù)水垢及循環(huán)水分析指標(biāo)，合理地調(diào)整循環(huán)水藥劑的配方，加強(qiáng)殺菌力度，提高水垢剝離效果，減少微生物對(duì)換熱器的影響。本次主要添加的藥劑為非氧化殺菌滅藻劑、黏泥剝離劑，將循環(huán)水中的黏泥和菌藻分解和剝離。1月16日加藥后循環(huán)水電導(dǎo)率和濁度明顯增加，剝離效果較好，余氯含量逐漸上升。避免大量細(xì)菌的滋生，日常必須控制好余氯的含量，建議余氯的含量＞0.2mg/L。循環(huán)水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)比如表2所示。

3  結(jié)果驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)空壓機(jī)內(nèi)置冷卻器進(jìn)行在線(xiàn)反洗，換熱器排出大量黑色黏稠狀物質(zhì)和少量塑料?？諌簷C(jī)出口溫度由105.8℃立即下降至97.6℃，效果較好。通過(guò)對(duì)污垢進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要是微生物過(guò)多產(chǎn)生的黑色粘泥。這些粘泥沉積在換熱器的列管表面，影響了傳熱效果。

在對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)添加阻垢劑和剝離劑后，空壓機(jī)氣體出口溫度呈逐漸下降趨勢(shì)，達(dá)到設(shè)計(jì)值97℃以下。通過(guò)以上方法，驗(yàn)證了因循環(huán)水水質(zhì)問(wèn)題造成換熱器換熱效果差的情況，找出了空壓機(jī)氣體出口超溫的原因，證實(shí)了處理措施的及時(shí)有效性，保障機(jī)組和生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4  結(jié)束語(yǔ)

空壓機(jī)氣體出口溫度超標(biāo)，不僅影響空壓機(jī)負(fù)荷，同時(shí)易造成設(shè)備零部件損壞，嚴(yán)重制約生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。工作人員必須做好日常數(shù)據(jù)收集，對(duì)出現(xiàn)的異常情況能及時(shí)分析原因，有針對(duì)性地排查處理，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。