趙光鋒 萬國彬
(浙江浙能金華燃機(jī)發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江金華321025)
某發(fā)電廠有一套M701F4型燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,壓縮空氣系統(tǒng)配置了3 臺空壓機(jī)、1 臺輔助空壓機(jī)和2 臺JAL-41M型無熱組合式干燥機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)殼體吹掃用氣、設(shè)備檢修用氣、儀用控制氣源、制氮機(jī)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(jī)主要包括過濾器、冷干機(jī)、吸干機(jī)三大部分,最高允許進(jìn)氣溫度為45℃、流量為42.5Nm3/min、工作壓力為0.85 MPa。自從燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)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(jī)中的冷干機(jī)在冬季運行時壓縮機(jī)結(jié)霜現(xiàn)象嚴(yán)重,甚至蒸發(fā)器也會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。
干燥機(jī)工作流程如圖1所示,空壓機(jī)排氣先進(jìn)入精密過濾器,通過攔截、慣性、擴(kuò)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(jìn)入冷干機(jī)中的預(yù)冷器與經(jīng)降溫干燥后的壓縮空氣進(jìn)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(jìn)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(fù)荷。壓縮空氣進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)與高壓液態(tài)冷媒進(jìn)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(jī)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(jìn)入吸干機(jī)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(jī)出口取一部分壓縮空氣進(jìn)入再生塔進(jìn)行再生。
圖1 干燥機(jī)工作流程簡圖
干燥機(jī)主要部件作用:
(1)壓縮機(jī):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(jī)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(jī)的主要換熱部件。壓縮空氣在蒸發(fā)器中被強(qiáng)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(jī)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(jìn)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(jìn)入蒸發(fā)器。
吸干機(jī)(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(jī)在啟動35 min后,進(jìn)行第一次切換。無熱型吸干機(jī):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(jī)吸附干燥工作周期如表1所示。
表1 無熱組合式干燥機(jī)吸附干燥工作周期
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J(rèn)AL-41M型無熱組合式干燥機(jī)的設(shè)計規(guī)定:正常運行過程中,冷干機(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)。由于進(jìn)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(dāng)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(jìn)入壓縮機(jī)后,壓腔一側(cè)的鋼制外殼的溫度很低,如果冷干機(jī)壓縮機(jī)的外殼溫度低于當(dāng)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(jī)壓縮機(jī)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(jìn)行檢查,確認(rèn)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(dāng)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(jī)冷卻水進(jìn)水閥、冷干機(jī)冷卻水進(jìn)水濾網(wǎng)、冷干機(jī)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(jìn)行調(diào)整后,冷干機(jī)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(jī)冷凝器冷卻水回水管路進(jìn)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(jī)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(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),壓縮機(jī)、蒸發(fā)器本體再未出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。冷干機(jī)冷卻水管路如圖2所示。
圖2 冷干機(jī)冷卻水管路
空氣壓縮系統(tǒng)在電廠有著重要作用,冷干機(jī)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(jì)性。本文通過對某電廠JAL-41M型無熱組合式干燥機(jī)中冷干機(jī)壓縮機(jī)在冬季運行過程中容易結(jié)霜的原因進(jìn)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。