陸 祥，宋 軼，黃燕兵

（1.啟東中遠海運海洋工程有限公司，江蘇啟東 226200；2.蘇州凱恩晟空壓系統(tǒng)有限公司，江蘇蘇州 215000）

0 引言

某船舶企業(yè)建廠時在中心站房配套建設(shè)4 大1 小離心機及相應(yīng)的冷凍式干燥機等，總計最大800 m3/min 集中供氣能力對全廠供氣。但投產(chǎn)以來，預(yù)處理生產(chǎn)線壓縮空氣一直存在大量液態(tài)水（俗稱“氣帶水”），每次壓縮空氣管線使用前，都先要對預(yù)處理線氣苞及聯(lián)合車間的壓縮空氣進戶總管的氣水分離器進行人工排水，每次排水耗時少則0.5 h，多則超過2 h。即使在持續(xù)干燥的晴天，每隔1 天也要人工排水1 次，每次手動排水的同時，也造成壓縮空氣的損失?！皻鈳眴栴}，不僅導(dǎo)致產(chǎn)品次品率高、人工浪費和管路銹蝕，而且造成壓縮空氣的巨大浪費。也曾采取在局部管路加裝氣水分離器和排水器等辦法，但效果不佳。隨著船東對板材處理的要求越來越高，找到可靠高效的氣帶水除水解決方案勢在必行。

1 項目情況

預(yù)處理線的壓空管線引自聯(lián)合車間進戶總管DN250 上的分支DN65 管路，在聯(lián)合車間和預(yù)處理車間聯(lián)接段成U 形彎后進入預(yù)處理線。進戶總管由空壓站廠區(qū)分管經(jīng)埋地鋪設(shè)到聯(lián)合車間旁出地面后穿墻進入，距離空壓站直線距離約1 km，進戶總管進入車間接氣水分離器后管線沿墻布置。該氣水分離器底部原配0.5 英寸手動排水閥手動排水，開啟手動閥時會排出大量冷凝液，有時持續(xù)30 min 以上。

車間內(nèi)沿立柱布分支管線，其中預(yù)處理線與型材處理中間的分支管線，從車間總管底部直接向下接出，并在其下端配有分氣苞，分氣苞底部安裝手動球閥。打開該球閥會排出較多的冷凝液/液態(tài)水。打開后續(xù)1～4#氣苞原配手動閥后，與其連接的排水總管末端處會有較多的水汽沖出。預(yù)處理線也反應(yīng)壓縮空氣“潮“?？傮w而言，壓縮空氣管線氣帶水且水多。

2 原因分析

（1）空壓站機臺運行根據(jù)生產(chǎn)需求而定，具體是根據(jù)供氣主管的壓力而確定?？諌簷C與冷干機一一對應(yīng)并同時或先后開啟。運行冷干機的蒸發(fā)溫度（11～23）℃，即使冷干機中的氣水分離良好、排水及時且充分，冷干機出口壓力露點也會比蒸發(fā)溫度高。因此目前壓縮空氣供氣主管的壓力零點高于PDP+20 ℃也極為常見，也即源頭液態(tài)水沒解決好，徹底解決代價較高。

（2）壓縮空氣通過埋地鋪設(shè)的空壓管線長距離輸送，經(jīng)長距離地埋管道輸送后，壓縮空氣接近地溫。工廠當(dāng)?shù)氐某Ｄ甑乇頊囟茸兓妶D1。土壤溫度變化見圖2、圖3。

從管線地埋深度為-1.5 m 的情況分析，埋地管線所處溫度日均變化較穩(wěn)定（圖2），從土溫年變化（圖3）情況分析，管溫接近（5～15）℃。因此長距離鋪設(shè)的管線，如大地作為冷干機而地埋管線是其中的蒸發(fā)器一樣，類似地源熱泵的作用，只要主管壓縮空氣壓力露點值高于地埋管線溫度，就會有冷凝液析出。因此對空壓站干燥機的干燥能力提出了更高的要求，或者說盡量用足大地冷源（相對于主管壓縮空氣而言）而棄用空壓站冷干機，結(jié)合氣水分離器和高效排水器，對埋地管線長、身處南方地區(qū)的造船企業(yè)是個值得考慮的選擇。

（3）有冷凝液出現(xiàn)的地方，如氣水分離器、儲氣罐等處，是否能高效、及時地排出也很重要，否則冷凝液被攜帶到后續(xù)管線而加重后續(xù)的處理負擔(dān)?？諌赫局贿\行1 臺180 m3/min 離心機，每級除排放冷凝液以及干燥機處理部分外，每小時還有約25 kg 水進入后續(xù)管網(wǎng)（按環(huán)境溫度28 ℃、出口壓縮空氣溫度38 ℃、出口壓力0.78 MPa 計），前端冷凝液排的不徹底也會進入后續(xù)管網(wǎng)。

（4）身處廠區(qū)供氣主管干支的末端，水往管網(wǎng)最遠處流時呈波浪性特點，需要有處理氣帶水中水的浪涌的能力。

圖1 工廠當(dāng)?shù)爻Ｄ甑乇頊囟?/p>

3 改造措施

圖2 不同深度的土溫日變化曲線

圖3 不同深度的土溫年變化曲線

針對壓縮空氣液態(tài)水含水量高、壓縮空氣浪費嚴重的情況，結(jié)合生產(chǎn)工藝要求及用氣特征，項目實施不僅要考慮解決目前的排水問題，也要考慮設(shè)備長期運行的穩(wěn)定性和運行能耗，更要考慮解決壓縮空氣能源浪費的問題。經(jīng)過綜合評估，多方考察、試驗，最終確定采用無氣損自動排水器方案，原理是根據(jù)分離冷凝液進入排水器儲水槽液位的高低，通過液位傳感器指令電動閥自動開啟排水，到低液位關(guān)閉球閥，整個過程中只排水不排氣，而且長壽命電機及不銹鋼球閥，保證其運行穩(wěn)定，同時設(shè)備能耗僅有閥動作時的5 W，運行成本低，幾乎可以忽略不計。見圖4。

圖4 無氣損自動排水器工作原理

3.1 實施方案

根據(jù)現(xiàn)場情況，方案最終流程見圖5。方案的特點是依托原有進戶總管上的氣水分離器，對分離出來的冷凝液通過拆除原0.5 英寸排水閥，改裝大容量Super Trap 電子液位式電動閥和計數(shù)型自動排水器ST-3500AC，水平管線從底部接出支管加裝Super Trap 零氣耗排水器ST-500A，對原U 形彎處加裝具有高效氣水分離效果的不銹鋼過濾器，并在排污口改裝計數(shù)型零氣耗排水器ST-500AC。后端的儲氣罐底部排水閥改裝Super Trap 零氣耗排水器ST-500A，以備特殊狀況出現(xiàn)時的緊急排水，平時視作排水的保險裝置。

3.2 實施過程

項目于2019 年5 月27 日在預(yù)處理壓縮空氣管線的合適位置進行安裝試用。針對預(yù)處理線壓縮空氣液態(tài)水多的情況，首先對總管的排水進行系統(tǒng)處理，冷凝液通過安裝在總管處零氣耗排水器（稱1 號位排水器，簡稱排水器1）排放。2019 年6 月1 日起開始應(yīng)用后初顯成效。但由于總管存在浪涌現(xiàn)象，通過現(xiàn)場分析進行改善優(yōu)化，將總管的1 號位排水器容量由500 ml/次加大到3.5 L/次。排水系統(tǒng)自2019 年7 月1 日使用以來，一直處于良好的運行狀態(tài)，末端管路已無液態(tài)水。為進一步量化具體排水量，2019 年8 月6 日將1 號排水器升級為帶排水計數(shù)功能的ST-3500AC。排水器投入使用前后現(xiàn)場排水狀況見圖6。

圖5 方案實施流程

圖6 排水器投用前后現(xiàn)場排水狀況

4 改造效果

自2019 年5 月27 號投入使用無氣損自動排水系統(tǒng)后，壓縮空氣液態(tài)水的問題得以逐步解決。自2019 年8 月6 日起徹底解決了預(yù)處理線壓縮空氣帶水問題，除水效率99%以上，高于初定的95%的除水效率，2019 年8 月6 日至9 月6 日1 個月排水4.25 t。